Estudo do perfil térmico de fornos do tipo "caipira" utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em parelhas na região Seridó-RN

O presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar o perfil térmico de fornos tipo caipira utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em Parelhas, na região do Seridó/RN, visando propor intervenções que possam colaborar para aumentar a produtividade, a qualidade dos produtos, otimizar o consumo de madeira e mitigar as perdas existentes durante o processo de queima. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas, entre agosto de 2012 e setembro de 2013, na Cerâmica Esperança localizada na cidade de Parelhas-RN, Brasil. Na primeira etapa foram realizados 4 tratamentos, com três repetições, totalizando 12 unidades experimentais (queimas). Na segunda etapa foram realizados 2 tratamentos, com três repetições, totalizando 6 unidades experimentais (queimas). Foram analisadas as características físicas da madeira utilizando-se norma NBR 11941 E NBR 7190 para densidade básica e umidade, respectivamente. O lote de argila foi o parâmetro utilizado como referência para distinguir os tratamentos nas duas etapas. Para tanto a análise e caracterização foi realizada a partir de técnicas de fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X (DRX), análise granulométrica (AG). Na primeira e segunda etapas foram monitorados: o tempo de queima durante todo o processo, a quantidade de madeira utilizada em cada queima, o número de peças enfornadas para posterior determinação das porcentagens de perdas, como também qualidade dos produtos. Para caracterização do perfil térmico dos fornos na primeira etapa foram aferidas temperaturas em 15 pontos marcados na superfície da carga enfornada. Para avaliar a correlação existente entre a distância da superfície da carga enfornada e o fio utilizado como parâmetro de controle do processo, foram realizadas medições utilizando-se trena e, paralelamente, realizou-se as aferições das temperaturas a cada 30 minutos com pirômetro de mira laser a partir do pré-aquecimento, até o final da queima. Na segunda etapa foram instalados 12 cilindros metálicos distribuídos nas paredes do forno, sendo 8 cilindros nas paredes frontais do forno e 2 cilindros em cada paredes laterais, foram instalados equidistantes, com 17 cm de distância do solo e 30 da parede da superfície. Os cilindros distribuídos na parte frontal foram colocados a 50 cm da superfície do forno, e na base do forno distantes 20 cm do solo. Foram instalados também 10 termopares, sendo 5 termopares distribuídos 1,77cm acima das câmaras de combustão, e 1 termopar em cada lateral, e 3 termopares na parte frontal do forno. Realizou-se as aferições das temperaturas a cada 1 hora no período de queima 2 horas no resfriamento com um pirômetro nos cilindros e um dattaloger para os termopares. Esses foram fixados com profundidade de 30 cm da parede. Após análise estatística verificou-se que: o perfil térmico dos fornos na superfície e nas diferentes alturas foi heterogêneo; e as faixas de densidade e umidade da madeira estão dentro dos padrões recomendados para utilização como fonte de energia. Conclui-se que mesmo com baixas temperaturas alcançadas durante a queima houve uma produção significativa de produtos de boa qualidade, isso se deve a grande concentração de oxido de ferro e oxido de potássio encontradas na argila, que baixa o ponto de fusão das peças. O tempo médio de queima em cada etapa variou de 650 a 2100 minutos, consumo de madeira foi em média 20 m3, qualidade dos produtos foi em média 16 % de primeira qualidade,70% de segunda, 5 % de terceira e 10 % de perdas. A distância entre o fio e a superfície do forno foi um parâmetro significativo para todos os tratamentos, mas com oscilações diferenciadas, significando que o fio não deve ser o modo de forma genérico e exclusivo, utilizado como critério para finalização do processo de queimas. A parte central do forno foi à área que atingiu maior temperatura, e de maneira mais homogênea, com maior concentração de produtos de primeira qualidade. A curva de temperatura ideal, que proporcionou a melhor qualidade dos produtos cerâmicos foi atingida na parte central do fornoThe present study aimed to characterize the thermal profile of wood fired oven used by the red ceramic industry in Parelhas, in the Seridó region/RN, aiming to propose structural interventions that can contribute to increasing productivity and product quality, optimize wood consumption and mitigate existing losses during the burning process. The study was conducted at Cerâmica Esperança in the city of Parelhas -RN, Brazil, during the period from August 2012 to September 2013. Four treatments were performed with three replicates, ie, with, a total of 12 experimental units (burnings). In the first stage 4 treatments were performed with three replicates, totaling 12 experimental units (firings). In the second stage 2 treatments were performed with three replications, totaling 6 experimental units (firings). The physical characteristics of the wood were analyzed using standard NBR 11941 and NBR 7190 for basic density and moisture, respectively. The clay was used as a reference parameter for distinguishing treatments. For both the analysis and characterization was carried out using techniques of fluorescence X (XRF) rays, X-ray diffraction (XRD) analysis, particle size analysis (FA). In the first and second stages were monitored: the time during the firing process, the amount of wood used at each firing, the number of parts enfornadas for subsequent determination of the percentages of losses, but also product quality. To characterize the thermal profile of the oven, we measured the temperature at 15 points scored in the surface charge put into the oven. Measurements were taken every 30 minutes from preheat until the end of burning, using a pyrometer laser sight sighting from preheating until the end of burning. In the second step 12 metal cylinders distributed on the oven walls, and the cylinder end walls 8 of the furnace 2 and rollers on each side walls are installed equidistant to 17 cm from the soil and the surface 30 of the wall are installed. The cylinders distributed on the front were placed 50 cm above the furnace, and the base of the oven 20 cm distant from the ground. 10 also thermocouples were installed, and five thermocouples distributed 1.77 cm above the combustion chambers, and one thermocouple on each side, and three thermocouples in front of the oven. We carried out the measurements of the temperatures every 1 hour during the burning two hours in cooling the cylinders with a pyrometer and thermocouples for dattaloger. These were fixed with depth of 30 cm from the wall. After statistical analysis it was found that: the thermal profile of the furnace surface and at different heights was heterogeneous; and the ranges of density and moisture content of wood are within recommended for use as an energy source standards. We conclude that even at low temperatures reached during firing there was a significant production of good quality products, this is due to high concentrations of iron oxide and potassium oxide found in clay, which lowers the melting point of the piece. The average burn time for each step varied 650-2100 minutes wood consumption was on average 20 m3, product quality was on average 16% of first quality, 70% second, third and 5% to 10% loss . The distance between the wire and the surface of the oven was a significant parameter for all treatments, but with different variations, meaning that the wire should not be so generic and unique form, used as a criterion for completion of the burn process. The central part of the furnace was the area that reached higher temperature, and in a unified manner, with the highest concentration of top quality products. The ideal temperature curve, which provided the highest quality of ceramic products was achieved in the central part of the furnac