BR102021010100A2 - Forno, sistema e processo de controle do fluxo de calor do forno - Google Patents

Abstract

A presente invenção descreve um forno compreendendo ao menos um segmento modular associativo, sistema e processo de controle do fluxo de calor que realizam uma exaustão dos gases do interior do forno por canais dispostos no piso, onde é disposto o material a ser queimado. Especificamente, a presente invenção compreende um sistema de controle de fluxo do calor que promove exaustão forçada dos gases do interior do forno através de canais de tiragem dispostos nas laterais longitudinais do piso, vazão controlada dos gases, alimentação controlada da fonte de calor e monitoramento de parâmetros físicos do interior do forno, permitindo maior resolução e controle do gradiente de temperatura no interior do forno de modo independente em cada segmento modular. A presente invenção se situa nos campos da termodinâmica, fluidodinâmica, produção civil, aplicação industrial de cerâmica vermelha e engenharia ambiental de redução de emissão de poluentes.

Description

FORNO, SISTEMA E PROCESSO DE CONTROLE DO FLUXO DE CALOR DO FORNO Campo da Invenção

[0001] A presente invenção descreve um forno com exaustão forçada por laterais longitudinais do piso do forno, piso este sobreo qual é posto o material a ser queimado, um sistema e um processo de controle do fluxo de calor aplicáveis a forno com exaustão forçada, mais especificamente nos campos da termodinâmica, fluidodinâmica, produção civil, aplicação industrial de cerâmica e engenharia ambiental de redução de emissão de poluentes.

Antecedentes da Invenção

[0002] A produção de peças cerâmicas possui uma grande representação no mercado da construção civil. Esta aplicação é chamada de cerâmica vermelha e envolve a fabricação de tijolos, blocos, elementos vazados, lajes, telhas e tubos cerâmicos. A principal etapa da produção de peças cerâmicas está relacionada à queima e secagem de tais peças. Para o processo de queima são utilizados fornos de grandes escalas, que vem sendo melhorados para que seja obtida maior eficiência e a redução de gases nocivos ao meio ambiente.

[0003] Um dos tipos de fornos mais utilizados são os fornos móveis com crivo. o crivo consiste em um conjunto de tijolos vazados arranjados ao longo de todo o piso do forno que ficam sobre uma câmara subterrânea longitudinal através da qual é realizada a exaustão dos gases. Esta câmara, por ser muito grande, reduz a eficiência térmica do processo de queima, pois aumenta o volume de massa morta a ser aquecido pelo forno e impede o controle preciso da vazão dos gases provenientes da queima do combustível e do material cerâmico. Ainda, a distribuição do crivo por todo o piso fragiliza a base do forno, não permitindo a mecanização do carregamento e descarregamento do material por não ser capaz de suportar o peso de veículos e outros equipamentos que auxiliem nestes procedimentos.

[0004] Ademais, a exaustão proporcionada pelo crivo não ocorre de maneira uniforme, gerando variações de temperatura e fluxo de gases indesejáveis no interior do forno, reduzindo sua eficiência e a qualidade das peças produzidas, visto que peças na parte inferior do forno não são queimadas o suficiente, enquanto peças na parte superior são queimadas em excesso.

[0005] Ademais, a queima do combustível não é feita homogeneamente e, com isso, o combustível (geralmente biomassa) não tem seu potencial térmico completamente aproveitado, resultando em grande emissão de poluentes na atmosfera.

[0006] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema:

[0007] O documento BR112020004937-9 descreve um forno móvel modular com piso sólido sem crivo, da titular desta presente invenção e que pode ser considerado o estado da técnica mais próximo da presente invenção. O documento BR112020004937-9 apresenta um forno excelente cuja tecnologia permite solucionar diversos problemas do estado da técnica, mas que ainda apresenta alguns problemas técnicos, como o fato de a exaustão ser feita pelas laterais inferiores das paredes do forno, visto que não apresenta crivo, o que resulta em uma queima imperfeita das camadas inferiores de tijolos. Ademais, a umidade proveniente do barro dos tijolos durante a queima acumula-se nessas saídas laterais de exaustão, é condensada e acaba por umedecer a manta isolante térmica, o que reduz sua eficiência e sua vida útil. Ademais, a alimentação de combustível nas fornalhas de BR112020004937-9 é feita de tal modo que um mau funcionamento do sistema de exaustão forçada, causado por uma pane elétrica, por exemplo, pode causar retorno da chama da fornalha pelo canal de alimentação o que resultaria em uma queima do combustível no próprio canal de alimentação, desperdiçando combustível e podendo provocar acidentes. O documento BR112020004937-9 não apresenta uma solução para resfriamento acelerado da cerâmica queimada, e apresenta alguns problemas técnicos, os quais a presente invenção permite solucionar por meio de um forno móvel com a entrada de ar frio pela parte inferior do forno e retirada de ar quente pela parte superior, durante a fase de resfriamento.

[0008] O documento CN104807325A descreve um forno-túnel que visa a distribuição uniforme de temperatura em três seções distintas do forno em sequência: pré-aquecimento, queima e resfriamento. Para o pré-aquecimento e resfriamento, há saídas laterais ao longo de ambas as paredes laterais do forno conectadas a um duto de exaustão. Na parede superior, há uma entrada que serve tanto para a reutilização do gás de exaustão no caso de pré-aquecimento, quanto para o posicionamento do ventilador de resfriamento. O documento CN104807325A não apresenta os processos de pré-aquecimento, queima e resfriamento em uma mesma seção do forno, necessitando de três seções diferentes e, assim, necessitando de um espaço excessivamente amplo para alocação do forno-túnel, além de sua exaustão ser realizada pelas paredes laterais do forno, o que gera uma queima deficiente das camadas inferiores de material a ser queimado, além da umidade do ar de exaustão poder prejudicar os componentes isolantes térmicos das paredes do forno.

[0009] O documento CN107860220A revela um forno-túnel que visa automação e alta eficiência energética por meio de um sistema de controle e um sistema de exaustão que reaproveita o calor dos gases de exaustão. O forno compreende uma saída inferior lateral disposta na parede do forno, por onde os gases de exaustão sofrem sucção dada por exaustor localizado na região superior do forno. Esse mesmo exaustor serve também como ventilador para forçar a entrada dos mesmos gases de exaustão por um duto na região superior do forno gerando um efeito ciclone no interior do forno. O documento CN107860220A apresenta o forno-túnel com mobilidade, mas a umidade proveniente da carga durante a queima acumula-se nas saídas laterais da parede do forno, é condensada e acaba por umedecer os componentes isolantes térmicos das paredes da cavidade do forno bem como os dutos de exaustão, o que reduz sua eficiência e sua vida útil.

[0010] O documento CN105727915A descreve um sistema de regeneração de resíduos de carvão ativado com estável empilhamento de tubos refratários, de modo que não afete a circulação horizontal de ar. Para isso, há um duto comunicante com um furo passante na região entre as duas câmaras do sistema. Além disso, a exaustão é realizada por um duto principal que é conectado a duas saídas com válvulas de exaustão na região inferior do sistema. O documento CN105727915A apresenta o duto principal com grandes dimensões comparadas às dimensões do sistema, como um crivo, reduzindo a eficiência térmica além de não possuir um sistema de controle do fluxo de calor.

[0011] O documento AU2012306185 revela um método para otimizar a combustão em um chamado forno de câmara de queimador rotativo para queima de blocos de carbono, onde o dito forno compreende múltiplas câmaras de aquecimento, sendo que as ditas câmaras compreendem espaços onde os blocos são posicionados alternados com divisórias ocas onde circulam ar de resfriamento, ar para combustão e os gases provenientes da combustão com auxílio de ventiladores, e cada divisória compreende um coletor de exaustão. O combustível necessário para o cozimento dos blocos de carbono é parcialmente injetado por dispositivos, onde suas entradas/saídas são controladas por um controlador mestre que controla também o fluxo de ar e dos gases. O método inclui o monitoramento, pelo controlador mestre, do funcionamento da injeção de ar e combustível sendo projetado para comandar sua operação individualmente e ao longo do tempo. O documento AU2012306185 não é desenvolvido para queima eficiente de produtos de cerâmica vermelha, é limitativo quanto ao combustível da fonte de calor, não compreende um forno móvel que se move sobre uma carga cerâmica a ser queimada pelo forno, não compreende monitoramento de temperatura no interior de cada câmara do forno e não compreende um sistema de controle do fluxo de calor que permite queima e posterior resfriamento da cerâmica e que compreenda válvulas reguladoras de vazão dos gases de cada segmento modular individualmente.

[0012] O documento BR7401456-0 revela um forno móvel intermitente para tijolos e semelhantes, que compreende um corpo retangular em “U”, com base voltada para cima, formado por uma estrutura montada com chapas e barras em treliça que definem uma câmara principal, cujos extremos longitudinais projetam portas-guilhotinas com fechamento hermético. Nas laterais da câmara principal encontram-se tubulações de ar e de combustível gasoso, que se estendem ao longo da câmara com diversos bicos de saída providos de válvulas reguladoras, onde a dita tubulação de ar é inicializada por um ventilador que direciona o ar para uma pluralidade de tubulações derivativas, enquanto na base da câmara projeta-se uma tubulação de saída dos gases, comunicante a uma tubulação de saída principal e auxiliar, que se estendem paralelamente às laterais da câmara e seguem para outro ambiente fechado ou aberto por meio de tubulações. O documento BR7401456-0 revela ser dependente de uma ampla base com crivos para queimadores de combustível não sólido, como biomassa, não possui uma pluralidade de segmentos modulares ou um controle do gradiente de temperatura em segmentos modulares individualmente, não possui um sistema computadorizado de controle do forno e não permite controle remoto do forno.

[0013] O documento BR9200134 revela uma estufa-túnel composta basicamente de um túnel construído com chapas e perfis de aço, sendo que uma camada de isolante térmico está inserida nas paredes da estrutura. A dita estufa-túnel é subdividida em três zonas térmicas, cada qual provida de ventiladores centrífugos e controle eletrônico digital e analógico que permite o fluxo de informações com respostas imediatas em relação à temperatura, à quantidade de ventilação e à distribuição interna de ventilação. As zonas térmicas compreendem dutos de distribuição de ar que interligam as ditas zonas e permitem o aproveitamento do ar entre elas. Ainda, o sistema de aquecimento é controlado por pirômetros, válvulas solenoides e válvulas redutoras de pressão de regulagem manual. O documento BR9200134 não possui mecanismo que permita ao forno se mover sobre a carga cerâmica a ser queimada, ou seja, não é móvel, não compreende alimentação controlada da fonte de calor, não compreende válvulas reguladoras da vazão de gases entre as zonas do forno e não permite controle remoto.

[0014] O documento BR9711012-4 revela um forno túnel móvel para a fabricação de produto de argila e um sistema de processo de fabricação utilizando o dito forno túnel. O corpo do forno é móvel, é construído de modo que toma uma forma anelar e possui rodas instaladas em ambos os lados para mover-se sobre uma via férrea anelar. Um poço concêntrico de envelhecimento de matéria prima e uma máquina de fabricar tijolos são instalados na parte central do espaço. O dito forno é dividido em zonas e as ditas zonas são interligadas por meio de canais de transferência de ar quente nas paredes internas do forno que, com auxílio de exaustores, promovem o aproveitamento do calor do ar. O documento BR9711012-4 não possui segmentos modulares e sistema de controle do fluxo de calor que permita queima e posterior resfriamento da cerâmica e alimentação da fonte de calor independente em segmentos do forno, não compreende monitoramento de temperatura no interior do forno e não permite controle remoto.

[0015] O documento CN1928478 revela um forno móvel tipo túnel que opera de maneira circular, cujo corpo do forno compreende rodas em ambos os lados e é posicionado em uma pista no solo por onde as rodas passam, sendo a dita pista circular e define o trajeto que o forno realiza. O forno compreende estação de força para operação do dito forno, permitindo controle manual da movimentação do mesmo. O forno do presente documento é separado em módulos, sendo ao menos um para secagem, ao menos um para cozimento da cerâmica e ao menos um para resfriamento da mesma. O forno compreende portas para fechamento em suas extremidades e mecanismo de separação dos ditos módulos. Ainda, os módulos do dito forno compreendem entrada e saída de ar, válvulas e mecanismos de regulagem do fluxo de ar. O documento CN1928478 não possui sistema de controle independente de cada módulo do dito forno, sistema de controle do fluxo de calor dos gases do forno que permita queima e posterior resfriamento da cerâmica e controle da exaustão em função da temperatura, monitoramento da temperatura no interior do forno, alimentação controlada da fonte de calor e não permite controle remoto.

[0016] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

[0017] Deste modo, ainda há a necessidade da busca por fornos com controle do fluxo de calor em seu interior para queima homogênea de todas as camadas da carga, com alimentação controlada da fonte de calor e com exaustão dos gases que dispense o uso de crivo, visando mais eficiência e uma menor emissão de poluentes, considerando que a eficiência traz a redução dos custos envolvidos na produção, ampliando o lucro, reduzindo o preço final do produto, e a emissão de poluentes já é algo que vem criando impedimentos em alguns países.

Sumário da Invenção

[0018] Dessa forma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica a partir de um forno compreendendo um fluxo de calor controlado e exaustão dos gases do forno através de um canal entre a região interior e exterior de cada segmento modular associado a um piso, onde ocorre a queima do material disposto, visando uma queima homogênea e eficiente. A presente invenção propõe um forno que compreende ao menos um canal de tiragem disposto nas laterais do piso e abaixo da parede de cada segmento modular para exaustão dos gases do interior de cada segmento modular, além de um sistema de controle do fluxo de calor compreendendo monitoramento de segurança anti-incêndio e alimentação controlada de combustível da fonte de calor de cada segmento modular.

[0019] Adicionalmente, o forno da invenção dispensa o uso de crivo ao realizar exaustão por canais de tiragem comunicantes a canais de exaustão que conduzem os gases de exaustão para a região externa ao segmento modular do forno. Com isso, o forno da invenção viabiliza uma queima mais homogênea e eficiente de todas as camadas do material a ser queimado, de modo que reduz tanto os custos de produtos gerados pela queima por prolongar a vida útil do forno quanto a emissão de poluentes.

[0020] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um forno compreendendo ao menos um segmento modular (1) associativo e compreendendo um piso (2) sobre o qual é disposto cada segmento modular (1) e sobre o qual é disposto o material a ser queimado pelo forno, em que o dito piso (2) do forno compreende ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma de suas laterais no sentido longitudinal do piso (2), em que o canal de tiragem (2.1) comunica a região interna do forno com ao menos um canal de exaustão (3) dos gases do forno, permitindo a saída dos gases do forno para o dito canal de exaustão (3), sendo o dito canal de tiragem (2.1) disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1).

[0021] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um sistema de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, em que o dito forno compreende ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma das laterais no sentido longitudinal do piso (2) do forno, disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1); o canal de tiragem (2.1) é associado a ao menos um canal de exaustão (3) na região externa do segmento modular (1), comunicando a região interna do forno com o canal de exaustão (3); e ao menos um elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3); em que o sistema de controle de fluxo de calor compreende controle do elemento gerador de fluxo (3.1); controle de válvulas reguladoras de vazão dispostas no canal de exaustão (3); e sensores de monitoramento de temperatura dispostos no interior de cada segmento modular (1) do forno.

[0022] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um processo de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, sendo que o dito processo de controle do fluxo de calor compreende ao menos as etapas de alimentação controlada de combustível em ao menos uma fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) do forno; fornecimento de calor ao interior do segmento modular (1) do forno, proveniente de ao menos uma fonte de calor (4); monitoramento de temperatura interna do forno, através de sensores de temperatura; geração de exaustão forçada dos gases do forno por um elemento gerador de fluxo (3.1) associado a um canal de exaustão (3); saída forçada de gases do interior do segmento modular (1) através de ao menos um canal de tiragem (2.1) associado nas laterais longitudinais do piso (2) do forno, abaixo das paredes do segmento modular (1); condução dos gases de exaustão do canal de tiragem (2.1) para um meio externo do forno através do dito canal de exaustão (3).

[0023] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[0024] São apresentadas as seguintes figuras:

[0025] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma concretização do forno da presente invenção.

[0026] A figura 2 mostra outra vista em perspectiva da concretização ilustrada na figura 1.

[0027] A figura 3 mostra uma concretização de uma fábrica onde é utilizado o forno da presente invenção.

[0028] A figura 4 mostra a concretização da figura 3, com o forno da presente invenção em destaque.

[0029] A figura 5 mostra uma vista lateral esquerda de uma das possíveis concretizações do forno da presente invenção com destaque aos segmentos modulares (1) e ao piso (2).

[0030] A figura 6 mostra uma vista lateral direita da concretização da figura 5 com destaque ao elemento gerador de fluxo (3.1) e às fontes de calor (4) em cada segmento modular (1).

[0031] A figura 7 mostra uma vista frontal de um desenho técnico de uma concretização do forno da presente invenção com destaque aos canais de tiragem (2.1).

[0032] A figura 8 mostra outra vista frontal de um desenho técnico de uma concretização do forno da presente invenção com destaque ao canal de exaustão (3).

[0033] A figura 9 mostra uma vista lateral de um desenho técnico da concretização da figura 8.

[0034] A figura 10 mostra uma vista superior em corte do desenho técnico da figura 8.

[0035] A figura 11 mostra uma concretização do sistema de controle do fluxo de calor em uma concretização do forno da presente invenção.

[0036] A figura 12 mostra uma vista superior em corte do desenho técnico da figura 11.

[0037] A figura 13 mostra uma vista perspectiva de uma concretização do piso (2) da presente invenção com indicação dos cortes AA, BB e CC.

[0038] A figura 14 mostra uma vista em perspectiva do corte AA da figura 13 com destaque aos canais de tiragem (2.1).

[0039] A figura 15 mostra outra vista em perspectiva do corte AA da figura 13.

[0040] A figura 16 mostra uma vista em perspectiva do corte BB da figura 13 com destaque aos canais de tiragem (2.1) comunicantes ao canal de exaustão (3).

[0041] A figura 17 mostra uma vista em perspectiva do corte CC da figura 13 com destaque aos canais de exaustão (3).

[0042] A figura 18 mostra uma concretização de uma fonte de calor (4) do forno da presente invenção.

[0043] A figura 19 mostra outra vista em perspectiva da fonte de calor (4) da figura 18.

[0044] A figura 20 mostra um forno móvel modular sem crivo do documento BR112020004937-9 conhecido no estado da técnica.

[0045] A figura 21 mostra um forno móvel modular com crivo conhecido no estado da técnica.

Descrição Detalhada da Invenção

[0046] As descrições que se seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido de patente.

[0047] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um forno compreendendo ao menos um segmento modular (1) associativo e compreendendo um piso (2) sobre o qual é disposto cada segmento modular (1) e sobre o qual é disposto o material a ser queimado pelo forno, em que o dito piso (2) do forno compreende ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma de suas laterais no sentido longitudinal do piso (2), em que o canal de tiragem (2.1) comunica a região interna do forno com ao menos um canal de exaustão (3) dos gases do forno, permitindo a saída dos gases do forno para o dito canal de exaustão (3), sendo o dito canal de tiragem (2.1) disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1).

[0048] Cada segmento modular (1) é associativo por compreender meios de conexão entre os ditos segmentos modulares (1), permitindo a montagem de fornos de múltiplas combinações de segmentos modulares (1). Ainda, nas extremidades do forno, os segmentos modulares (1) compreendem portas de abertura automatizada que se abrem para a movimentação e posicionamento do material a ser queimado no interior do forno e se fecham para isolamento térmico do interior do forno em relação ao meio externo. Cada segmento modular (1) é disposto sobre o piso (2), delimitando o espaço útil para queima no interior do forno.

[0049] Cada segmento modular (1) compreende ao menos uma fonte de calor (4). Em uma concretização, a fonte de calor (4) do forno é dada por meio de uma fornalha que queima biocombustível. Em uma concretização, a fonte de calor (4) do forno é dada por meio de uma fornalha que queima combustível sintético. Em uma concretização, a fonte de calor (4) do forno é dada por meio de um maçarico que queima gás-combustível.

[0050] Em uma concretização, a fonte de calor (4) é associada a ao menos um canal de injeção de chama (1.1) que compreende um canal de entrada dos gases quentes provenientes da fonte de calor (4) do segmento modular (1). Nessa concretização, o canal de injeção de chama (1.1) encontra-se na parte superior de uma das laterais do segmento modular (1).

[0051] Cada segmento modular (1) compreende um alimentador da fonte de calor (4). Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta uma fornalha com combustível. Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta uma fornalha com biomassa. Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta um bico maçarico com gás.

[0052] Em uma concretização, o forno da invenção é um forno móvel que se desloca até sobrepor o material a ser queimado, sendo o material previamente posicionado sobre o piso (2). Nessa concretização, para a queima do material, o forno se desloca sobre trilhos dispostos nas laterais do piso (2), e após a queima, para resfriamento do material, o forno abre as portas de abertura automatizada e se desloca, podendo realizar a queima de um outro material enquanto o material queimado resfria. Em uma outra concretização, o forno não é móvel, sendo o material deslocado até o piso (2) no interior do forno por uma empilhadeira, e após a queima, para resfriamento do material, o forno abre as portas de abertura automatizada e desativa a fonte de calor (4) associada ao segmento modular (1) da queima, enquanto demais segmentos modulares (1) podem realizar queima de um outro material enquanto o material queimado resfria.

[0053] Cada segmento modular (1) compreende ao menos um sensor de grandezas físicas. Cada sensor de grandezas físicas é posicionado em uma parte interior de cada segmento modular (1). Em uma concretização, sem que haja limitação do escopo da presente invenção, são utilizados três sensores de grandezas físicas por segmento modular (1), sendo posicionados um na parte superior interna e um em cada lateral interna do dito segmento modular (1). Em uma concretização, as paredes do segmento modular (1) associativo do forno compreendem manta isolante térmica. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem medição de temperatura e, para fins de exemplificação, os sensores são compreendidos por termopares. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem medição da pressão interna do forno. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem sensores óticos para medição de radiação no interior do forno. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem inspeção por raios-X do interior da carga sendo queimada. Ademais, em uma concretização adicional, os sensores de grandezas físicas são compreendidos por um conjunto formado pela combinação de diferentes sensores, de tal modo a proporcionar medição de diferentes parâmetros na parte interior do segmento modular (1).

[0054] O forno da presente invenção compreende piso (2) sobre o qual é disposto o material a ser queimado pelo forno. Em uma concretização, o piso (2) corresponde a uma base sólida de tijolos, terra, pedra, areia, concreto, cimento ou qualquer outro material ou combinação de materiais que sejam utilizados no piso de um ambiente, de forma que o piso (2) seja resistente para suportar o peso de uma pluralidade de materiais para queima. Em uma concretização, os materiais para queima são artigos e produtos cerâmicos. Em uma concretização, o piso (2) compreende revestimento isolante térmico para isolar o calor do interior do forno.

[0055] Em uma concretização, o piso (2) da presente invenção compreende canais de tiragem (2.1) apenas na lateral direita do piso (2). Nessa concretização, o calor proveniente das fontes de calor (4) posicionadas na parede esquerda de cada segmento modular (1) percorre o forno do canal de injeção de chama (1.1) até os canais de tiragem (2.1). Em uma outra concretização, o piso (2) compreende canais de tiragem (2.1) apenas em ambas as laterais do piso (2), compreendendo uma simetria para uma queima mais homogênea das camadas do material.

[0056] O piso (2) da presente invenção realiza exaustão pelos canais de tiragem (2.1), o que dispensa o uso de crivo pela invenção. Os canais de tiragem (2.1) estão dispostos ao longo de ao menos uma das laterais do piso (2) . Adicionalmente, os canais de tiragem (2.1) não são subterrâneos. Em uma concretização, os canais de tiragem são compreendidos em uma camada superficial do piso (2), sendo a profundidade da disposição dos canais de tiragem (2.1) suficiente para saída de gases do interior do segmento modular (1).

[0057] Os canais de tiragem (2.1) da invenção, dispostos no piso (2) e dispostos abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1), circundam a extremidade inferior da parede do segmento modular (1), de modo a comunicar a região interna do forno com ao menos um canal de exaustão (3), além de proteger a parede do segmento modular (1) de umidade proveniente do material a ser queimado. Em uma concretização, o canal de tiragem (2.1) compreende corpo com uma curvatura em “U”. Com isso, o canal de exaustão (3) conduz os gases de exaustão do interior para o exterior do segmento modular (1). Em uma concretização, o canal de exaustão (3) conduz os gases de exaustão para uma saída à atmosfera.

[0058] Dessa forma, o piso (2) da presente invenção une todas as vantagens de um piso sólido sem crivo, conforme definido no documento BR112020004937-9, e apresenta uma exaustão e homogeneidade de queima do material muito superiores ao forno do documento BR112020004937-9, visto que possui tiragem de ar lateral, ou seja, apresenta uma faixa estreita de dutos nas laterais do piso (2), enquanto permite suportar o peso do forno e todos os seus componentes, do material a ser queimado e de maquinário de carregamento e descarregamento da dita carga. Ademais, a exaustão dos gases sendo realizada pelos canais de tiragem (2.1) previne o acúmulo de umidade em mantas térmicas associadas às paredes do segmento modular (1), preservando-as.

[0059] O forno da presente invenção compreende um sistema de controle do fluxo de calor no interior do forno. A partir disso, a alimentação de combustível da fonte de calor (4) é controlada pelo sistema de controle do fluxo de calor. Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor regula o alimentador da fonte de calor (4), de forma a regular a vazão de combustível e gás ou a entrada de biomassa em cada segmento modular (1).

[0060] Cada segmento modular (1) compreende ao menos um canal de saída (1.2) de gases. Em uma concretização, o canal de saída de gases (1.2) encontra-se na parte superior do segmento modular (1). Em uma concretização, os canais de saída dos gases (1.2) são fechados durante a queima do material e são abertos durante o resfriamento do material.

[0061] O sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção é associado ao canal de exaustão (3) e comanda um elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3), que promove exaustão forçada dos gases do forno. Adicionalmente, o referido sistema de controle de fluxo de calor comanda uma válvula reguladora de vazão.

[0062] O elemento gerador de fluxo (3.1) do sistema de controle do fluxo de calor é comunicante ao canal de tiragem (2.1), através do canal de exaustão (3). Em uma concretização, o canal de exaustão (3) compreende tubulação de gases comunicando cada canal de tiragem (2.1) do piso (2) com o elemento gerador de fluxo (3.1) do forno. O elemento gerador de fluxo (3.1) promove a exaustão forçada do forno, o que permite uma queima mais rápida e homogênea do material a ser queimado no interior do forno da presente invenção, além de produzir um produto de maior qualidade e excelente sinterização. Em uma concretização, a exaustão forçada, associada ao alimentador da fonte de calor (4), possui vantagem ecológica, visto que permitem a queima completa do combustível utilizado, evitando resíduos ou queima de combustível em excesso. Em uma concretização, o material a ser queimado é uma cerâmica vermelha que funciona como um catalisador captando as partículas poluentes, garantindo a ausência de poluentes nos gases de escape.

[0063] Em uma concretização, o elemento gerador de fluxo (3.1) da presente invenção gera pressão negativa no interior do forno, o que promove a exaustão forçada de queima, e promove exaustão de resfriamento do material já queimado. Em uma concretização, o elemento gerador de fluxo (3.1) é um exaustor.

[0064] Ao menos uma válvula reguladora de vazão dos gases é utilizada entre o elemento gerador de fluxo (3.1) e cada canal de tiragem (2.1) do piso (2) e/ou cada canal de saída de gases (1.2) do segmento modular (1) e, assim, permite regulagem separadamente da vazão de gases em cada segmento modular (1) e em regiões do segmento modular (1), visto que os canais de saídas de gases (1.2) são distribuídos na parte superior do forno, enquanto os canais de tiragem (2.1) são distribuídos nas laterais no sentido longitudinal do piso (2). Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor compreende um dumper, equipamento de direcionamento de gases. Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor compreende secção de filtragem dos gases. Ainda, em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor conduz os gases para uma estação de secagem, onde o calor dos gases que seriam despejados na atmosfera é reaproveitado para a secagem do material queimado que será posteriormente sinterizado no interior do forno da presente invenção.

[0065] Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção possibilita descartar a utilização dos crivos de grandes dimensões com largas estruturas subterrâneas na base do forno. Dessa forma, os canais de tiragem (2.1) do piso (2) da presente invenção em combinação com o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção permitem uma drástica redução do volume de estruturas subterrâneas e de tijolos vazados no piso do forno para vazão e direcionamento dos gases do interior do forno. Ainda que seja utilizado um exaustor em um forno com crivo, o grande volume de massa morta que compreende a exaustão pelo subsolo de fornos com grandes crivos retira calor do interior do forno. Logo, o sistema de controle de fluxo do calor da presente invenção em combinação com o piso (2) com canais de tiragem (2.1) eleva abruptamente o rendimento do forno, permite queima homogênea de todas as camadas do material no interior do forno e previne o acúmulo de umidade nas paredes do forno, o que pode causar danos à manta isolante térmica das paredes.

[0066] Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção compreende monitoramento de segurança anti-incêndio, em que o dito sistema de controle do fluxo de calor é dotado de sensores de monitoramento dos canais de exaustão (3) e do funcionamento do elemento gerador de fluxo (3.1), em que para ocasiões de falha ou redução da exaustão forçada do forno até um valor limite predeterminado, o sistema de controle do fluxo de calor reduz ou cessa a alimentação de combustível da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) onde verifica-se falha ou redução da exaustão forçada, de modo a prevenir queima acidental do combustível. Para fins de exemplificação, em casos de falha ou redução da exaustão forçada, ocasionado por pane elétrica, por exemplo, o calor da chama não é adequadamente projetado para o interior do forno e a chama pode subir. O alimentador da fonte de calor (4) da presente invenção foi projetado para fechar, em ocasião falha ou redução da exaustão forçada, a fim de prevenir que, em situações de exaustão inadequada, a chama alcance o alimentador da fonte de calor (4), o que poderia causar um acidente.

[0067] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um sistema de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, em que o dito sistema de controle do fluxo de calor compreende ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma das laterais no sentido longitudinal do piso (2) do forno, disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1); o canal de tiragem (2.1) é associado a ao menos um canal de exaustão (3) na região externa do segmento modular (1), comunicando a região interna do forno com o canal de exaustão (3); e ao menos um elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3); em que o sistema de controle de fluxo de calor compreende controle do elemento gerador de fluxo (3.1); controle de válvulas reguladoras de vazão dispostas no canal de exaustão (3); e sensores de monitoramento de temperatura dispostos no interior de cada segmento modular (1) do forno.

[0068] O piso (2) da presente invenção realiza exaustão pelos canais de tiragem (2.1) dispostos ao longo de ao menos uma das laterais do piso (2). Adicionalmente, os canais de tiragem (2.1), dispostos abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1), circundam a extremidade inferior da parede do segmento modular (1), de modo a comunicar a região interna do forno com ao menos um canal de exaustão (3), conduzindo os gases de exaustão do interior para o exterior do segmento modular (1).

[0069] O sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção comanda o elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3), promovendo exaustão forçada dos gases do forno. Adicionalmente, o referido sistema de controle de fluxo de calor comanda a válvula reguladora de vazão. Em uma concretização, o elemento gerador de fluxo (3.1) é um exaustor.

[0070] Em uma concretização, o elemento gerador de fluxo (3.1) gera pressão negativa no interior do forno, de forma a gerar a exaustão forçada de queima. Ao menos uma válvula reguladora de vazão dos gases é aplicada entre o elemento gerador de fluxo (3.1) e cada canal de tiragem (2.1) do piso (2) através do canal de exaustão (3) e/ou cada canal saída de gases (1.2) disposta em região superior do segmento modular (1) e, assim, permite regulagem separadamente da vazão de gases em cada segmento modular (1) e em regiões do segmento modular (1), distribuindo os gases por cima do segmento modular (1) através do canal de saída de gases (1.2) e por baixo do segmento modular (1) através do canal de tiragem (2.1).

[0071] Para fins da presente invenção, sistema de controle é qualquer elemento eletrônico capaz de se implementar um algoritmo (fisicamente insertável ou eletronicamente insertável), de tal modo a receber dados de um elemento, processar estes dados e emitir ações em conformidade com estes dados, por meio de decisões lógicas ou aritméticas.

[0072] O sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção é comunicante a ao menos um sensor de grandezas físicas do segmento modular (1). Com isso, o referido sistema de controle compreende recebimento e processamento de dados de ao menos um sensor de grandezas físicas. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem medição de temperatura e, para fins de exemplificação, os sensores são compreendidos por termopares para monitoramento de temperatura no interior de cada segmento modular (1).

[0073] Ademais, o sistema de controle do fluxo de calor da invenção compreende ao menos uma fonte de calor (4) em cada segmento modular (1), em que o sistema de controle do fluxo de calor compreende controle da alimentação de combustível de cada fonte de calor (4) de cada segmento modular (1).

[0074] Cada segmento modular (1) compreende um alimentador da fonte de calor (4). O referido controle da alimentação de combustível do sistema de controle do fluxo de calor compreende controle do alimentador de cada fonte de calor (4) do forno. Em uma concretização, o controle do alimentador da fonte de calor (4) do forno compreende regulagem do fluxo de alimentação da fonte de calor (4) do forno. Em uma concretização, o referido controle do alimentador da fonte de calor (4) compreende variação da vazão de um material combustível, como, para fins de exemplificação, aumento ou redução da alimentação de biomassa em uma fornalha. Em uma concretização, o referido controle do alimentador da fonte de calor (4) compreende variação da vazão de gás combustível fornecido a um maçarico da fonte de calor (4) do forno. Em uma concretização, o controle do alimentador da fonte de calor (4) compreende variação da alimentação de um material combustível. Em uma concretização, o controle do alimentador da fonte de calor (4) compreende alimentação e controle de vazão de biocombustível a uma fornalha que o queima. Em uma concretização, o controle do alimentador da fonte de calor (4) do forno é dado por meio de controle da vazão de combustível sintético a uma fornalha que o queima. Em uma concretização, o controle do alimentador da fonte de calor (4) do forno é dado por meio de controle da vazão de gás-combustível a um maçarico que o queima.

[0075] Adicionalmente, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção compreende sensores de monitoramento de vazão de gases do canal de exaustão (3) associados a um monitoramento de segurança anti-incêndio do sistema, em que, para ocasiões de falha ou redução da exaustão forçada do forno até um valor limite predeterminado, o sistema promove redução ou interrupção da alimentação de combustível da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) que apresente falha ou redução da exaustão forçada.

[0076] O referido sistema de controle do fluxo de calor compreende envio de dados para ao menos um elemento gerador de fluxo (3.1), ao menos uma válvula reguladora de vazão e para o controle do alimentador da fonte de calor (4) com base nos dados recebidos e processados. Para fins de exemplificação, sem limitação ao escopo da invenção, o sistema de controle do fluxo de calor é capaz de receber os dados paramétricos das grandezas físicas medidas pelos sensores e controlar o elemento gerador de fluxo (3.1), as válvulas reguladoras de vazão e o alimentador da fonte de calor (4), a partir de um algoritmo de decisão que executa ações a partir dos valores paramétricos detectados pelos ditos sensores.

[0077] Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor permite realização do controle do fluxo de gases em zonas pré-determinadas no interior de cada segmento modular (1) do forno, a partir da operação do elemento gerador de fluxo (3.1), das válvulas reguladoras de vazão e do controle do alimentador da fonte de calor (4).

[0078] Em uma concretização, sem que haja limitação do escopo da presente invenção, o sistema de controle do fluxo de calor recebe continuamente dados de temperatura e pressão das regiões no interior de cada segmento modular (1) enviados por termopares e sensores de temperatura, processa os dados e compara com parâmetros pré-estabelecidos e envia sinais e dados para o elemento gerador de fluxo (3.1), para as válvulas reguladoras de vazão e para o controle do alimentador da fonte de calor (4). Assim, o presente sistema de controle do fluxo de calor monitora e controla a temperatura e a vazão de gases nas regiões dos segmentos modulares (1) do forno da presente invenção independentemente, permitindo o preparo de materiais de composições e geometrias diversas simultaneamente, além de permitir maior resolução e controle do gradiente de temperaturas do interior do forno. Em uma concretização, as etapas de controle e parametrização do sistema podem ser realizadas manualmente ou remotamente como, para fins de exemplo, por meio de um smartphone.

[0079] Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção é aplicável a um forno modular móvel ou não móvel que compreende segmentos modulares (1) e meios de conexão entre os ditos segmentos modulares (1), permitindo a montagem de múltiplos fornos de múltiplas combinações de segmentos modulares (1). Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção é parametrizado de acordo com a quantidade de segmentos modulares compreendidos no forno, onde a quantidade de segmentos modulares (1) para queima é variável e pré-definida por um usuário ou conforme a aplicação à qual o forno é destinado. Ainda, nos segmentos modulares das extremidades, o forno modular compreende portas. Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção compreende portas automatizadas, comandando sua abertura e fechamento.

[0080] Adicionalmente, o sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção controla os canais de saída de gases (1.2) mantendo-os fechados durante a queima e mantendo-os abertos durante o resfriamento do material queimado.

[0081] Ainda, a exaustão forçada, associada ao sistema de alimentação da fonte de calor (4), possui vantagem ecológica, visto que permite a queima completa do combustível utilizado, evitando resíduos ou queima de combustível em excesso. Em uma concretização, o material a ser queimado é uma cerâmica vermelha que funciona como um catalisador captando as partículas poluentes, garantindo a ausência de poluentes nos gases de escape.

[0082] O sistema de controle do fluxo de calor da presente invenção compreende controle do gradiente de temperatura no interior de cada segmento modular (1) do forno por meio de recebimento e processamento de dados de ao menos um sensor de grandezas físicas de cada segmento modular (1) do forno, envio de dados a ao menos um elemento gerador de fluxo (3.1) e ao menos uma válvula reguladora de vazão do sistema de controle do fluxo de calor e envio de dados ao controle do alimentador da fonte de calor (4).

[0083] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um processo de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, sendo que o dito processo de controle do fluxo de calor compreende ao menos as etapas de alimentação controlada de combustível em ao menos uma fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) do forno; fornecimento de calor ao interior do segmento modular (1) do forno, proveniente de ao menos uma fonte de calor (4); monitoramento de temperatura interna do forno, através de sensores de temperatura; geração de exaustão forçada dos gases do forno por um elemento gerador de fluxo (3.1) associado a um canal de exaustão (3); saída forçada de gases do interior do segmento modular (1) através de ao menos um canal de tiragem (2.1) associado nas laterais longitudinais do piso (2) do forno, abaixo das paredes do segmento modular (1); condução dos gases de exaustão do canal de tiragem (2.1) para um meio externo do forno através do dito canal de exaustão (3).

[0084] A etapa de alimentação controlada de combustível em ao menos uma fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) do forno da invenção é realizada por um alimentador da fonte de calor (4). Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta uma fornalha com combustível. Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta uma fornalha com biomassa. Em uma concretização, o alimentador da fonte de calor (4) alimenta um bico maçarico com gás.

[0085] Com isso, o alimentador da fonte de calor (4) é controlado por um sistema de controle do fluxo de calor. Em uma concretização, o sistema de controle do fluxo de calor regula o alimentador da fonte de calor (4), de forma a regular a vazão de combustível e gás ou a entrada de biomassa.

[0086] Em uma concretização, a etapa de fornecimento de calor ao interior do segmento modular (1) do forno é realizada por ao menos um canal de injeção de chama (1.1) que compreende um canal de entrada dos gases quentes provenientes da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1).

[0087] Desse modo, a etapa de monitoramento de temperatura interna do forno é realizada através de sensores de temperatura do interior do forno, compreendidos pelo sistema de controle do fluxo de calor que controla o gradiente de temperatura no interior de cada segmento modular (1) do forno por meio de ao menos um sensor de grandezas físicas de cada segmento modular (1) do forno. Para fins da presente invenção, sistema de controle é qualquer elemento eletrônico capaz de se implementar um algoritmo (fisicamente insertável ou eletronicamente insertável), de tal modo a receber dados de um elemento, processar estes dados e emitir ações em conformidade com estes dados, por meio de decisões lógicas ou aritméticas. Em uma concretização, os sensores de grandezas físicas compreendem medição de temperatura e, para fins de exemplificação, os sensores são compreendidos por termopares.

[0088] Com isso, o sistema de controle do fluxo de calor recebe e processa os dados provenientes dos sensores de grandezas físicas no interior de cada segmento modular (1), de modo que o sistema de controle do fluxo de calor é configurado por meio do algoritmo para tomar decisões sobre a distribuição de fluxo de gases no interior do segmento modular (1), a partir dos dados de parâmetros recebidos provenientes dos sensores instalados no respectivo segmento modular (1). Definidas as decisões, o sistema de controle do fluxo de calor inicia uma etapa de envio de comandos ao menos um entre elemento gerador de fluxo (3.1); e/ou a uma válvula reguladora de vazão de gases e a ao menos um controle do alimentador da fonte de calor (4), regulando, por meio de componentes eletromecânicos, os níveis de abertura e/ou fechamento destes elementos. Assim, o funcionamento do elemento gerador de fluxo (3.1) e a operação das válvulas reguladoras de vazão implicam a distribuição de fluxo de gases no interior do segmento modular (1) do forno em zonas pré-determinadas, de tal modo que o usuário/projetista possa direcionar o fluxo de gases de acordo com a aplicação. Em uma concretização, o sistema de controle compreende uma interface de acesso e parametrização do dito processo.

[0089] Em uma concretização, a etapa de geração da exaustão forçada é realizada pelo elemento gerador de fluxo (3.1) que gera pressão negativa no interior do forno, o que promove a exaustão forçada de queima, e promove exaustão de resfriamento do material já queimado. Em uma concretização, o elemento gerador de fluxo (3.1) é um exaustor.

[0090] O elemento gerador de fluxo (3.1) do sistema de controle do fluxo de calor é comunicante ao canal de tiragem (2.1), através do canal de exaustão (3). Em uma concretização, o canal de exaustão (3) compreende tubulação de gases comunicando cada canal de tiragem (2.1) do piso (2) com o elemento gerador de fluxo (3.1) do sistema. Dessa forma, a etapa de saída forçada de gases do interior de cada segmento modular (1) através do canal de tiragem (2.1) abaixo da parede do segmento modular (1) previne o acúmulo de umidade em mantas térmicas associadas às paredes do segmento modular (1), preservando-as e dispenso o uso de crivos pelo forno.

[0091] A etapa de condução dos gases de exaustão do canal de tiragem (2.1) para um meio externo do forno permite homogeneidade de queima além da retirada dos gases de exaustão do interior do forno para o exterior do forno ou para reutilização dos calor dos gases.

[0092] Adicionalmente, o processo de controle do fluxo de calor compreende etapa de monitoramento de segurança anti-incêndio que permanece ativo durante a queima do material, de modo que em ocasiões de falha ou redução da exaustão forçado do forno até um valor limite predeterminado, o sistema de controle do fluxo de calor reduz ou cessa a alimentação de combustível da fonte de calor (4) de segmentos modulares (1) onde verifica-se falha ou redução da exaustão forçada.

Exemplo 1 - Forno móvel modular com saída de gases controlada pelas laterais longitudinais do piso (2)

[0093] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o seu escopo.

[0094] O forno móvel modular do exemplo compreende uma queima de artigos e produtos cerâmicos estudados ou prensados via úmida com exaustão embutida forçada sobre um piso (2) com saída de gases nos limites longitudinais da piso (2) conforme mostrado nas concretizações do forno das figuras 1 e 2. O forno apresenta todas as vantagens de um forno sem crivo, mas apresenta melhora na homogeneidade da queima dos produtos, queimando até mesmo as últimas camadas de produtos, apresenta melhora no controle do fluxo de calor, previne o acúmulo de umidade nas paredes do forno e previne a queima acidental do combustível da alimentação da fonte de calor (4).

[0095] O forno convencional com crivo, como pode ser visto na figura 21, apresenta um conjunto de tijolos especiais que cobrem todo o piso do forno e ficam sobre uma ampla estrutura subterrânea utilizada para vazão e direcionamento dos gases da combustão. Os fornos móveis convencionais do presente estado da técnica fazem a necessidade de amplas estruturas com crivos ao longo de todo seu piso como dispositivo condutor dos gases da combustão provenientes da fonte de calor do forno e responsáveis por transmitir o calor ao material durante a queima e, em seguida, lançá-los na atmosfera através de uma chaminé e, em alguns casos, com auxílio de um exaustor. Estas grandes estruturas subterrâneas representam grande massa morta no processo de aquecimento, demandando e desperdiçando grande parte do calor da queima e, assim consumindo mais combustível.

[0096] O forno móvel sem crivo do documento BR112020004937-9 apresenta canais de exaustão nas paredes do módulo do forno, na parte inferior conforme mostrado na figura 20. O posicionamento desses canais não permite a queima adequada das camadas inferiores de produtos cerâmicos no forno. Ademais, visto que a exaustão é feita pelas paredes do forno, ocorre um acúmulo de umidade nas paredes do forno, o que prejudica a vida útil da manta isolante térmica das paredes. Ainda, o alimentador de combustível pode causar queima acidental do combustível não alimentado em situações de mau funcionamento do sistema de exaustão. Por fim, o documento BR112020004937-9 não apresenta uma solução para o resfriamento acelerado dos produtos cerâmicos após a queima.

[0097] O forno móvel modular do exemplo, implementado em uma fábrica conforme mostrado nas figuras 3 e 4, compreende piso (2) sólido sem crivo central e tijolos vazados em suas extremidades laterais, entre o piso sólido central e os trilhos de condução do segmento modular (1) conforme mostrado nas figuras de 13 a 15. Os tijolos vazados dão acesso do interior de cada segmento modular (1) do forno a um canal de tiragem (2.1), canais muito mais estreitos que os canais laterais dos fornos com crivo convencionais. Os canais de tiragem (2.1) dão acesso ao sistema de controle de fluxo de calor da presente invenção, promovendo exaustão forçada durante a queima do forno e, após a queima, promovem ventilação da cerâmica queimada no interior do forno, promovendo assim seu resfriamento. Dessa forma, conforme mostrada nas figuras 11 e 12, o canal de tiragem (2.1) comunica os gases do interior do forno com o exterior do forno por estar conectado a canais de exaustão (3) por baixo da parede lateral de cada segmento modular (1) e por baixo dos trilhos de condução dos segmentos modulares (1), formando uma curvatura em “U” que circunda a parede lateral do segmento modular (1). Com isso, o canal de tiragem (2.1) previne o acúmulo de umidade proveniente da cerâmica nas mantas térmicas fixadas nas paredes do forno. Os canais de exaustão (3) são tubulações conectadas ao elemento gerador de fluxo (3.1), que no caso do exemplo, é um exaustor. Somada a essa conexão, canais de exaustão (3) também estão dispostos no piso (2), de forma a liberar os gases de exaustão à atmosfera ou conduzir o calor dos gases de exaustão para ser reaproveitado por demais segmentos modulares (1) conforme mostrado na figura 17.

[0098] O forno móvel modular do exemplo compreende segmentos modulares (1) intercambiáveis com meio de associação entre eles, permitindo a montagem de fornos de diversos comprimentos diferentes conforme mostrado nas figuras 5 e 6. Cada segmento modular (1) compreende meio de fixação com outros segmentos modulares (1), isolante térmico em suas paredes, ao menos uma fonte de calor (4) mostrada nas figuras 18 e 19, um canal de injeção de chama (1.1) que permite a entrada do calor para a parte interna de cada segmento modular (1), canais de saída dos gases (1.2) na parte superior dos segmentos modulares (1) para resfriamento pós queima e sensores de grandezas físicas como, para fins de exemplificação, termopares e sensores de pressão conforme as figuras de 7 a 10. Ainda, os segmentos modulares (1) da extremidade do forno compreendem portas hermeticamente fechadas que possuem sistema automático de abertura e fechamento comandado por um sistema de controle.

[0099] O forno móvel modular do exemplo compreende sistema de controle de fluxo de calor, monitoramento de parâmetros físicos do interior do forno e alimentação controlada da fonte de calor (4), o que permite maior controle de vazão dos gases e aumentando o rendimento do forno.

[0100] O controle do alimentador da fonte de calor (4) permite controlar a vazão de biomassa que cada fornalha consome. O sistema de controle do fluxo de calor se comunica com sensores de pressão e temperatura no interior de cada segmento modular (1), recebe e processa os dados por meio de parâmetros pré-programados de maneira individual em cada segmento modular (1) e envia essas informações ao elemento gerador de fluxo (3.1), às válvulas reguladoras de vazão do sistema de controle do fluxo de calor e ao controle do alimentador da fonte de calor (4).

[0101] Por meio do sistema de controle do fluxo de calor do forno móvel do exemplo, é possível o direcionamento do calor de forma controlada no interior do forno e controle do gradiente de temperaturas de modo individual em cada segmento modular (1), permitindo que materiais diferentes sejam processados simultaneamente. O direcionamento do calor e o gradiente de temperaturas em um segmento modular (1) permite que o fluxo seja distribuído para regiões/zonas pré-definidas, de tal modo que o calor pode ser propagado para todas as regiões do segmento modular (1), alcançando maior volume interno, possibilitando que a queima do material seja mais eficiente alcançando todo seu conteúdo. Cada segmento modular (1) pode ser parametrizado independentemente e possui uma leitura de dados independente, sendo considerado um ou mais segmentos modulares (1) nesse método de funcionamento.

[0102] O forno move-se sobre uma carga a ser queimada e fecha as portas das extremidades. O sistema de alimentação da fonte de calor (4) alimenta as fornalhas de cada segmento modular (1) com biomassa. Ao iniciar a queima da biomassa pelas fornalhas de cada segmento modular (1), os sensores de temperatura passam a medir a temperatura interna no forno e enviam os dados para o sistema de controle previamente configurado para rampa de queima e temperatura específicas para cada segmento modular (1). O sistema de controle do fluxo de calor, por sua vez, processa esses dados e envia comandos ao sistema de alimentação da fonte de calor (4) para aumentar a alimentação de biomassa caso esteja com a temperatura abaixo do definido para aquela queima, e para reduzir a alimentação caso a temperatura esteja acima do definido para aquela queima ou para manter a alimentação caso a temperatura esteja no nível ideal para queima. Ainda, o sistema de controle do fluxo de calor envia comandos variando o fluxo gerado pelo elemento gerador de fluxo (3.1), variando a abertura das válvulas reguladoras de vazão, direcionando o ar quente (gases provenientes da queima), acelerando ou diminuindo a velocidade de exaustão, controlando assim a temperatura da parte superior interna do forno em conjunto com a temperatura da parte inferior interna do forno. Sensores de pressão auxiliam na leitura da exaustão interna do forno, mantendo assim uma rampa de queima contínua, uma temperatura interna do forno equalizada, aumentando a qualidade do material sinterizado e a uniformidade.

[0103] Para fins de exemplificação, o forno móvel do exemplo pode ser construído com mais de uma fornalha por segmento modular (1).

[0104] O sistema de controle do fluxo de calor do forno móvel modular sem crivo do exemplo traz uma grande vantagem ecológica, pois permite uma queima perfeita do combustível, evitando desperdícios e geração de poluentes excessiva. Em uma concretização, os gases em alta temperatura provenientes do sistema de controle de fluxo de calor passam a ser utilizados para o sistema de secagem do material. Na utilização desses gases para secagem da cerâmica vermelha, a própria cerâmica age como um catalisador, capturando as poucas partículas poluentes que restam nos gases de escape, garantindo que o processo seja um processo de zero ou muito baixa emissão de poluentes.

[0105] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.

Claims (10)

1. Forno que compreende ao menos um segmento modular (1) associativo e compreende um piso (2) sobre o qual é disposto cada segmento modular (1) e sobre o qual é disposto o material a ser queimado pelo forno, o dito forno caracterizado pelo piso (2) compreender ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma de suas laterais no sentido longitudinal do piso (2), em que o canal de tiragem (2.1) comunica a região interna do forno com ao menos um canal de exaustão (3) dos gases do forno, permitindo a saída dos gases do forno para o dito canal de exaustão (3), sendo o dito canal de tiragem (2.1) disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1).
2. Forno, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um sistema de controle do fluxo de calor no interior do forno.
3. Forno, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por cada segmento modular (1) compreender ao menos uma fonte de calor (4) cuja alimentação de combustível da fonte de calor (4) é controlada pelo sistema de controle do fluxo de calor.
4. Forno, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo sistema de controle do fluxo de calor ser associado ao canal de exaustão (3) e por comandar um elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3), que promove exaustão forçada dos gases do forno.
5. Forno, de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo sistema de controle do fluxo de calor compreender monitoramento de segurança anti-incêndio, em que o dito sistema de controle do fluxo de calor é dotado de sensores de monitoramento dos canais de exaustão (3) e do funcionamento do elemento gerador de fluxo (3.1), em que para ocasiões de falha ou redução da exaustão forçada do forno até um valor limite predeterminado, o sistema de controle do fluxo de calor reduz ou cessa a alimentação de combustível da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) onde verifica-se falha ou redução da exaustão forçada.
6. Sistema de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, sendo o dito sistema de controle do fluxo de calor caracterizado pelo forno compreender:
   a. ao menos um canal de tiragem (2.1) em ao menos uma das laterais no sentido longitudinal do piso (2) do forno, disposto abaixo de ao menos uma parede do segmento modular (1);
   b. o canal de tiragem (2.1) é associado a ao menos um canal de exaustão (3) na região externa do segmento modular (1), comunicando a região interna do forno com o canal de exaustão (3); e
   c. ao menos um elemento gerador de fluxo (3.1) associado ao canal de exaustão (3);
   em que o sistema de controle do fluxo de calor compreende:

   • - controle do elemento gerador de fluxo (3.1);
   • - controle de válvulas reguladoras de vazão dispostas no canal de exaustão (3); e
   • - sensores de monitoramento de temperatura dispostos no interior de cada segmento modular (1) do forno.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo forno compreender ao menos uma fonte de calor (4) em cada segmento modular (1), em que o sistema de controle do fluxo de calor compreende controle da alimentação de combustível de cada fonte de calor (4) de cada segmento modular (1).
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender sensores de monitoramento de vazão de gases do canal de exaustão (3) associados a um monitoramento de segurança anti-incêndio do sistema, em que, para ocasiões de falha ou redução da exaustão forçada do forno até um valor limite predeterminado, o sistema promove redução ou interrupção da alimentação de combustível da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) que apresente falha ou redução da exaustão forçada.
9. Processo de controle do fluxo de calor no interior de um forno dotado de ao menos um segmento modular (1) associativo disposto sobre um piso (2), onde é disposto o material a ser queimado, sendo o dito processo de controle do fluxo de calor caracterizado por compreender ao menos as etapas de:

   • a. alimentação controlada de combustível em ao menos uma fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) do forno;
   • b. fornecimento de calor ao interior do segmento modular (1) do forno, proveniente de ao menos uma fonte de calor (4);
   • c. monitoramento de temperatura interna do forno, através de sensores de temperatura;
   • d. geração de exaustão forçada dos gases do forno por um elemento gerador de fluxo (3.1) associado a um canal de exaustão (3);
   • e. saída forçada de gases do interior do segmento modular (1) através de ao menos um canal de tiragem (2.1) associado nas laterais longitudinais do piso (2) do forno, abaixo das paredes do segmento modular (1);
   • f. condução dos gases de exaustão do canal de tiragem (2.1) para um meio externo do forno através do dito canal de exaustão (3).
10. Processo de controle do fluxo de calor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender etapa de monitoramento de segurança anti-incêndio dotada de subetapa de redução ou interrupção da alimentação de combustível da fonte de calor (4) de cada segmento modular (1) em ocasiões de falha ou redução da exaustão forçada do forno até um valor limite predeterminado.

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