BRPI0805632A2 - dispositivo para conservar calor em elevadas temperaturas - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA CONSERVAR CALOR EM ELEVADAS TEMPERATURAS A presente invenção é voltada ao desenvolvimento de uma nova configuração estrutural para um forno para cozer e/ou secar peças acabadas produzidas em material cerâmico. Tal configuração promove a redução em cerca de 2/3 do volume de lenha utilizado como combustível. Sendo assim, o acoplamento das câmaras, umas as outras, facilita a transferência do calor e dos gases necessários para a combustão, promove uma redução do tempo utilizado para a produção das peças, gera um produto mais homogêneo, uma vez que ocorre a uniformidade de temperatura promovendo uma transferência de calor entre as câmaras também de forma uniforme, e ainda garante uma maior competitividade na comercialização.

Description

"DISPOSITIVO PARA CONSERVARCALOR EM ELEVADAS TEMPERATURAS"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um dispositivopara conservar calor em elevadas temperaturas, promovendo ocozimento e/ou a secagem de materiais cerâmicos. Maisespecificamente, a presente concretização refere-se a uma novaconfiguração estrutural para um forno para cozer e/ou secar peçasacabadas produzidas em material cerâmico vermelha.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Há milhares de anos a civilização vemutilizando peças produzidas por material argiloso. A argila existeem toda a superfície terrestre. Alguns tipos de argilas sãofacilmente encontrados a céu aberto e outros em minassubterrâneas ou j azidas.

O processo de preparação das peças argilosasconsiste primeiramente na obtenção da argila, seguida do seuprocessamento, moldagem, secagem e queima da peça.

As peças argilosas acabadas são denominadasde cerâmica. Diferentes tipos de argila geram diferentes massasargilosas produzidas para serem utilizadas na fabricação deutensílios cerâmicos, tais como telhas, tijolos, manilhas, pisos,etc, que é a chamada cerâmica vermelha.

Adicionalmente, outro tipo de massa argilosa, éa massa de adobe - taipas de sopapo e de pilão, tais massas sãoempregadas cruas na construção de moradias. A massa chamadalouça branca é usualmente usada em peças sanitárias, azulejos,pisos de alto impacto, refratários, isoladores elétricos, condutoreselétricos, etc. E as massas cerâmicas para a chamada cerâmicaartística.

Uma das etapas mais importante do processo depreparação das peças argilosas consiste na fase desecagem/queima do material argiloso. Logo para tal fase, éimportante a seleção do forno adequado.

Na literatura encontram-se revelados, diversostipos de forno, dentre os quais pode-se citar: os tipos caeiras,intermitentes de chama reversível, Hoffman e Túneis.

Fornos industriais para cerâmica possuem oaspecto preferencialmente de um túnel. Em muitos casos estesfornos são percorridos por vagonetas carregadas com materiaissujeitos a cozedura. Entretanto, tais fornos podem assumirdiversas configurações, tais como túnel, rolos ou muflas,dependendo do tipo de peça a ser fabricada.

A estrutura desses fornos compreenderefratários susceptíveis de suportarem temperaturas elevadas daordem de 1200 0C ou ainda, valores superiores a este. Ao longodas superfícies laterais, encontram-se espalhados queimadores decombustáveis, os quais são selecionados dentre gás ou nafta. Emalguns casos, ainda é possível queimar combustíveis sólidos, taiscomo resíduos de material lenhoso, nesse caso, os combustíveissólidos são alimentados pela superfície superior do forno.Todavia, tem-se que para esses tipos de fornos, o consumo decombustível é muito elevado.

A configuração de um forno para cerâmica devepromover a transferência de calor no interior do forno das zonasmais quentes para as zonas mais frias. O ar quente tende a subirno interior do forno empurrando o ar frio para baixo que passaentão a ser aquecido. Esse movimento cíclico do ar gera correntesno interior do forno aquecendo as peças e a mobília.

Conforme o ar frio vai se aquecendo epromovendo ciclo, vai sendo promovida uma uniformização datemperatura no interior do forno, de modo que todas as peçasestejam expostas ao calor. Cuidados com o processo de queimadevem ser observados, tais como no caso da queima ocorrer deforma muito rápida, neste caso, o interior das pecas não receberáo calor necessário e seu cozimento ficará comprometido. Nessaetapa do ciclo, o calor irá da parte interna do forno para a suaparte externa, logo há uma necessidade de vedação para que nãohaja grande perda de calor, e da parte externa das peças para o seuinterior.

Outros fatores podem afetar a distribuição decalor em um forno durante a queima, tais como: o arranjo internodo fomo (quadrado ou cilíndrico); a temperatura de queima; avelocidade da queima; presença de um sistema de ventilação nofomo; regulagem do forno no intuito de dar-se um "banho" naspeças.O ajuste da distribuição do calor no interior deum forno é realizado por meio de controles de queima, de modoque as zonas mais frias recebam mais calor e vice-versa. Umaqueima mais lenta melhora a distribuição de calor, uma vez que asregiões mais frias receberão calor por mais tempo, ajudando aspeças a queimarem mais uniformemente.

O ciclo de queima tem a sua primeira etapacompreendendo a queima da água fisicamente combinada. Estaetapa promove a secagem do material por meio da evaporação daágua à aproximadamente 400 °C.

A primeira queima da argila proporciona queesta se torne um pouco mais firme, porém ainda preservando umpouco da sua fragilidade. Isso se deve a velocidade deaquecimento, a qual deve ser lenta, uma vez que a transformaçãoda água líquida em vapor de água implica em uma expansão emaior volume podendo provocar uma pressão interna na peça econseqüente ruptura.

Embora durante essa etapa a umidade domaterial tenha sido removida, o material continua sobaquecimento, e a temperaturas próximas de 450 0C atingindo até700 °C, ocorre a eliminação da água química incrustada nosorifícios da argila. Nesta etapa ocorre a decomposição parcial doscristais argilosos.

Durante esta etapa, não apenas a água evapora,assim como são também liberados gases formados a partir deoutros materiais, como por exemplo: os carbonatos liberamdióxido do carbono (CO2).

Um fator importante a ser considerado noarranjo estrutural de um forno é a ventilação. A atmosfera doforno deve ser suficientemente ventilada, ou seja, oxidante, a fimde permitir que essas reações se completem antes que atemperatura ultrapasse 600°C.

Todos os processos que envolvem perda de águaou gás devem ser devidamente completados evitando a promoçãode defeitos nas peças tais como inchamento ou bolhas nas etapasposteriores a queima. A perda de água ou gases deve ser completaantes que a vitrificação das argilas ocorra.

Em torno de 570°C ocorrem mudanças naestrutura cristalina das argilas. Durante essa transformação a taxade aquecimento deve ser lenta para evitar o surgimento das trincasprovocadas pela brusca variação do volume.

Ao se atingir a temperatura de maturação, cercade 600-700 °C, parte do corpo se funde, ocorre a conversão dosminerais presentes nas argilas em vidro, promovendo mudançasquímicas e físicas complexas, impedindo que a mesma retorne aoestado plástico.

A forma vítrea é obtida a uma temperaturaaproximada de 1000 0C e consiste na aproximação das partículasde argila, funcionando como um tipo de cola que promove aocorpo resistência mecânica quando frio.Dentre os fornos usualmente revelados naliteratura, que promovem um processo de queima conformedescrito, tem-se que cada um é provido de suas vantagens edesvantagens. Mas em geral, os que queimam qualquer produtocom menores custos, gastam muito combustíveis e têm alto poderde poluição atmosférica, já os mais econômicos como o Hoffmane o Túnel, não são adequados para todos os produtos e têm custosmuitos elevados, principalmente os fornos tipo túneis.

Dessa forma, a presente invenção visa àconstrução de um forno para suprir a necessidade da maioria dascerâmicas, onde um dos maiores empecilhos é o custo construtivode um forno eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a uma novaconfiguração estrutural para um forno para cozer e/ou secar peçasacabadas produzidas em material cerâmico. A referidaconfiguração promove a redução em cerca de 2/3 do volume delenha utilizado como combustível. Mais especificamente, oacoplamento das câmaras umas as outras, facilita a transferênciado calor e dos gases necessários para a combustão, promove umaredução do tempo utilizado para a produção das peças, gera umproduto mais homogêneo, uma vez que ocorre a uniformidade detemperatura promovendo uma transferência de calor entre ascâmaras também de forma uniforme, garante uma maiorcompetitividade na comercialização.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSA Figura 1 mostra uma primeira vista superiorgeral do dispositivo para conservar calor ora desenvolvido.

A Figura 2 mostra uma primeira vista frontal, deuma seção vertical, do dispositivo para conservar calor oradesenvolvido.

A Figura 3 mostra uma vista frontal dodispositivo para conservar calor ora desenvolvido.

A Figura 4 mostra uma segunda vista superior, aqual é mostra maiores detalhamentos estruturais do dispositivopara conservar calor ora desenvolvido.

A Figura 5 mostra uma segunda vista frontal, deuma seção vertical, a qual mostra a porção final do dispositivopara conservar calor ora desenvolvido.

A Figura 6 mostra uma terceira vista superior dodispositivo para conservar calor ora desenvolvido.

A Figura 7 mostra uma vista lateral damodalidade mostrada na Figura 6.

A Figura 8 mostra uma vista frontal para umasegunda modalidade preferencial da presente concretização, aqual consiste na suspensão do piso da câmara.

A Figura 9 mostra uma terceira vista frontal, deuma seção vertical, do dispositivo para conservar calor oradesenvolvido.

A Figura 10 mostra uma vista frontal, de umaseção vertical, para uma terceira modalidade preferencial dapresente concretização.DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um dispositivopara conservar calor em elevadas temperaturas, promovendo ocozimento e/ou a secagem de materiais cerâmicos. Maisespecificamente, a presente concretização refere-se a uma novaconfiguração estrutural de um forno para cozer e/ou secar peçasacabadas produzidas em material cerâmico vermelho.

A nova configuração do forno compreende aconjugação de diversos dispositivos adicionais providos dedimensões menores, os quais são ora denominados como câmara.

As câmaras são prontamente dimensionadas conforme ascaracterísticas do material a ser queimado.

Os materiais que podem ser submetidos àqueima no referido forno são selecionados dentre os materiaiscerâmicos vermelho, argila, ou peças acabadas constituídas poresses materiais.

Conforme se pode desprender das Figuras queacompanham o presente relatório, o objeto de invenção passará aser descrito com todos os seus elementos constituintesdevidamente identificados de modo a facilitar o entendimento ecompreensão do mesmo.

O objeto desenvolvido pela presenteconcretização compreende um forno (1) de formato retangularcontínuo de chama reversível intermitente, ora mostrado de umaforma geral na Figura 1.As câmaras (2) ficam dispostas na forma depares, uma posicionada de forma oposta à outra. Entre as referidascâmaras (2), ou seja, na parte traseira de cada uma das câmaras(2), existe uma junta de dilatação (3) capaz de suportar aexpansão das paredes de cada uma das câmaras (2) que estão sobqueima.

Cada câmara (2) compreende uma fornalha (4),uma zona de queima (5), uma parede que separa a fornalha (4) dazona de queima (5), uma abóbada (6), uma boca de alimentaçãohorizontal (7), bocas de ventilação (8), um cinzeiro (9), boca dealimentação vertical, colunas (10), uma zona de limpeza (11), umcanal primário (12) e pequenos arcos (15) para elevação do pisoda zona de queima (5).

Localiza-se, no centro da câmara (2), maisespecificamente na zona de queima (5), uma abertura frontal quedá acesso ao interior da mesma, conforme mostrada na Figura 3.

A referida abertura é provida de um dispositivo de cobertura, talcomo uma porta dupla que promove hermeticamente ofechamento da câmara (2). No intuito de facilitar a compreensãoda invenção por meio das Figuras que acompanham o presenterelatório, os dispositivos de cobertura não são representados nasmesmas. Para uma modalidade preferida da presenteconcretização, a abertura da zona de queima (5) possui asdimensões: 2.4m por 1.2m de porta.A referida porta dupla é constituída por umadupla camada de tijolos com argamassa de argila e distantes entresi por uma distância mínima preferencial de aproximadamente 50cm a fim de minimizar a perda de calor, pois o ar aquecido,localizado entre as portas age como excelente isolante térmico.

De uma maneira geral, o forno (1) oradesenvolvido promove a queima de maneira continua, de modoque enquanto o material de uma primeira câmara (2) esta sendoqueimado, a câmara vizinha (2'), está sendo aquecida de formaseqüencial/continua sem a necessidade de receber calordiretamente por combustão.

Uma vez finalizada a queima do material daprimeira câmara (2), o processo é continuado na câmara vizinha(2'), previamente aquecida. Contudo, para uma maior eficiência,neste momento em que dita câmara vizinha (2') passa a ser acâmara (2) principal de queima, é adicionado à mesmacombustível suficiente para dar continuidade ao processo, eassim, o mesmo vai sendo desenvolvido ao longo do forno (1).

O local em que ocorre a queima do materialcombustível, ora denominado como fornalha (4), é separado dolocal em que o material para queima é repousado, ora denominadocomo zona de queima (5), conforme mostra a Figura 2. A referidaseparação é realizada no intuito de evitar o contato direto domaterial a ser queimado com o fogo, o que acarretaria requeimado referido material e produção de colorações heterogêneas, alémde promover alterações na propriedade de contração do referidomaterial.

A fornalha (4) se localiza, preferencialmente nalateral esquerda da câmara (2). A referida fornalha (4) é separadada zona de queima (5) por uma superfície (parede) que se estendeaté a porção superior da câmara (2), mas não atinge a abóbada (6)da mesma, permitindo assim a passagem de ar quente pela porçãosuperior da câmara (2) para a zona de queima (5), cozendo dessaforma o material submetido à queima.

O aquecimento inicialmente tem o seu fluxoascendente no interior da câmara (2). O calor ao atingir asuperfície superior do material submetido à queima passa a ter oseu sentido revertido, ou seja, o sentido do fluxo passa a serdescendente, pois a puxada dos gases provenientes da combustãoe também do calor migram para a câmara vizinha (2').

A variação de temperatura de operação do forno(1) é intermitente. Ora uma câmara (2) é aquecida, ora possui suatemperatura reduzida promovendo o resfriamento da mesma eassim possibilitando a retirada do material já processado.

A temperatura de queima depende dascaracterísticas do material a ser queimado. Para uma modalidadepreferida da presente concretização, um patamar de queima obtidopara a menor temperatura submetida ocorre em 700-850 °C.

A velocidade de queima com que o presenteforno (1) opera é dependente também das características dosubstrato. Contudo, de uma maneira geral, porém não limitativada presente invenção, a velocidade de queima pode variar de 10 a30 horas.

Mais especificamente, a conjugação dosreferidos dispositivos adicionais, câmaras (2), é promovida pormeio da agregação de um primeiro dispositivo a um segundodispositivo através de suas superfícies laterais e assimsubseqüentemente. A agregação das superfícies laterais ocorre demodo que as referidas superfícies passam a ser comum uma aoutra seguinte, formando uma única parede dividindo as câmaras(2), como mostra a Figura 2.

A alimentação do forno (1), com o materialcombustível, pode ocorrer sob a forma horizontal ou vertical.Contudo, a forma preferencial de alimentação consiste na adiçãodo referido material combustível na forma horizontal, através daboca de alimentação horizontal (7), ora localizada na porçãofrontal da fornalha (4), melhor visualizada na Figura 3. Tal fato sedeve a praticidade e facilidade de seleção do materialcombustível, consistindo assim em uma forma mais econômica.

Adicionalmente à boca de alimentaçãohorizontal (7) da fornalha (4), encontra-se localizado umdispositivo de cobertura, o qual serve como porta da fornalha (4)e ora não mostrado nas Figuras que acompanham o presenterelatório. Referida porta esta posicionada à esquerda da paredefrontal da câmara (2) e é constituída de ferro fundido.

Contudo, caso o arranjo estrutural do forno (1)contemple câmaras (2) providas de um extenso comprimentolongitudinal, tal como comprimentos superiores àaproximadamente 6 metros, a alimentação horizontal da câmara(2) poderá vir a ser prejudicada uma vez que a distribuição nointerior da fornalha (4) do material combustível pode serdeficiente, podendo haver um comprometimento quanto à queimado material cerâmico disposto na porção final da zona de queima (5).

Na porção superior de cada uma das câmaras(2), ou seja, na abóbada (6), especificamente, na porção acima dafornalha (4), encontra uma abertura a qual serve como boca dealimentação vertical para abastecimento de combustível quandoeste se der sob a forma do tipo vertical, como pode ser observadonas figuras 2 e 9 apresentadas. Para esta forma de alimentação, ouseja, alimentação vertical, tem-se processos de queimasconhecidos como chama curta. A quantidade de bocas dealimentação vertical presentes em cada câmara (2) do forno (1),será dependente das dimensões do forno (1) e conseqüentementeda câmara (2). Para uma modalidade preferencial da presenteconcretização, uma câmara (2) de cerca de 6m é provida de pelomenos 5 bocas de alimentação vertical.

As referidas bocas de alimentação verticaldispõem de dispositivos de cobertura, tais como tampas de panela,as quais são providas de formato redondo e constituídas de ferrofundido. Adicionalmente, os referidos dispositivos tambémpodem desempenhar a função de dispositivos de vedação. Nointuito de facilitar a compreensão da invenção por meio dasFiguras que acompanham o presente relatório, os dispositivos decobertura não são representados nas mesmas.

As abóbadas (6) das câmaras (2) do forno (1)ora desenvolvido, possuem a sua forma compreendendoaproximadamente um terço do perímetro de uma circunferência.

No centro da abóbada (6) de cada uma dascâmaras (2), encontram-se dispostas preferencialmente a cadametro no sentido da zona de queima (5), aberturas adicionais queservem como bocas de ventilação (8), como mostradas na Figura2 e na Figura 4. A quantidade de bocas de ventilação (8) presentesnas câmaras (2) será dependente das dimensões do forno (1),conseqüentemente das câmaras (2), assim como, da velocidade deresfriamento do material a ser queimado na câmara (2), oracaracterística relacionada ao tipo compactação e agregação domaterial a ser queimado.

As referidas bocas de ventilação (8) promovema saída dos gases quentes quando do momento de resfriamento dacâmara (2), possibilitando a retirada do material já queimado,além de servirem para o acompanhamento visual docomportamento de queima do material cerâmico durante aqueima.

As referidas bocas de ventilação (8) tambémsão adicionalmente providas com os dispositivos de cobertura,tais como as tampas de panela, ora encontradas também na bocade alimentação vertical, as quais também não são mostradas nasFiguras que acompanham o presente relatório.Quando do resfriamento da câmara (2), asreferidas tampas devem ser abertas, para que ao se colocar oventilador na porta da câmara (2), o ar que o ventilador estáempurrando possa sair e roubar o resto do calor das pescas, ouseja, para esfriar melhor e mais rápido o material.

Todavia, alguns aspectos técnicos relacionadosà alimentação do material combustível ao forno (1) justificam aseleção preferencial da alimentação sob a forma horizontal, asaber: na alimentação sob a forma vertical, há uma maiorpropensão à quebra do piso do cinzeiro (9) uma vez que omaterial combustível é adicionado a fornalha (4) sob queda livre;é necessário um maior investimento ao projeto uma vez que omaterial combustível deve ser transportado para a porção superiordo forno (1); e ainda há uma maior probabilidade de danificaçãoestrutural do material cerâmico no interior da fornalha (4), poisquando superaquecidos, o referido material se torna mais frágil eao sofrer qualquer perturbação, tal como a promovida pela quedalivre do material combustível, o material cerâmico se torna maissuscetível aos danos estruturais.

O cinzeiro (9) está devidamente localizado naporção frontal, posicionado abaixo da fornalha (4), de cada umadas câmaras (2). Referido cinzeiro (9) é isolado da região onde seencontra a carga a ser queimada, por meio de uma superfície deseparação (parede) disposta no interior da própria câmara (2),como pode ser identificado na Figura 5.O forno (1) ora revelado, é obtido por meio deprocesso simples. Este fato possibilita que o referido forno (1)possua um custo relativamente baixo em vista dos fornosusualmente conhecidos.

Como combustível a ser utilizado, tanto naalimentação sob a forma horizontal quanto na alimentação sob aforma vertical, o referido forno é capaz de operar comcombustíveis selecionados dentre: qualquer tipo de madeira oulenha, sejam tais madeiras grossas ou tortas, finas ou longas, ouainda, qualquer tipo de material combustível, tal como, gás, óleoBPF, queimadores de pó ou serragem dentre outros.

Um dos aspectos tecnológicos diferenciais doforno (1) ora desenvolvido está relacionado à forma detransferência de calor promovida pela configuração estrutural oraproposta. Seja a referida transferência para as câmaras (2) aolongo do forno (1), ou para a exaustão de calor das câmaras (2) jáqueimadas. Mais especificamente, a configuração provém umcanal de sucção voltado para a chaminé e um arranjo de canais desucção voltados para o aproveitamento do calor para as estufas.

No intuito de simplificar as ilustrações que ora representam oforno (1), a chaminé e a estufa não são mostradas nas Figuras queacompanham o presente relatório.

Um segundo aspecto tecnológico diferencial dapresente tecnologia, consiste no fato do forno (1) ser provido daopção quanto à forma de alimentação do material combustível,seja tal alimentação na forma horizontal ou seja, esta na formavertical. Entretanto, a alimentação na horizontal é umacaracterística exclusiva do forno (1) ora aqui revelado.

O forno (1) ora desenvolvido trabalha com umexaustor para sucção do oxigênio de combustão e os gasesprovenientes da queima dessa combustão são lançados para achaminé, ou ainda encaminhados para a câmara vizinha (2'), parao aquecimento da mesma.

A sustentação do forno (1) é promovida pormeio de colunas (10) de concreto armado cintadas por uma vigade concreto, como pode ser visualizado na Figura 1.

As referidas colunas (10) estão dispostas demodo que 2 (duas) colunas (10) se encontram na parte frontal decada uma das câmaras (2) e em cada uma das laterais do forno (1)encontram-se dispostas ainda 3 (três) outras colunas (10).

As colunas (10) dispostas na parte frontal dascâmaras (2) se interligam umas às outras por meio de doisvergalhões que se ligam às colunas (10) da frente da respectivacâmara (2) devidamente oposta a esta, de modo que, durante adilatação na hora de queima as paredes se desloquem para ocentro do forno (1) onde se encontra a junta de dilatação (3).

As características operacionais do forno (1)desenvolvido pela presente concretização consistem em: reduzidataxa de manutenção, simplicidade em sua operacionalidade, aptopara trabalhar com qualquer tipo de substância que reaja comoxigênio produzindo combustões de chama longa ou chama curta,aproveitamento calórico por volta dos 90% do calor geradodurante a queima, redução do tempo para produção de peças,capaz de produzir cerca de 31 a 48 toneladas de material em umperíodo médio de aproximadamente 18 horas, gera produtos finaishomogêneos, facilidade de transferência de calor e dos gases.

O período de queima do material varia deacordo com as características de cada material argiloso e produtoa ser queimado.

O dispositivo para conservar calor da presenteconcretização é preferencialmente construído no local defabricação de material cerâmico vermelho artesanal. O referidodispositivo é construído a partir de material cerâmico vermelhomanufaturado, tal como tijolos refratários que promovem oisolamento térmico. Tal fato se deve, às característicasapresentadas de tais produtos, os tijolos. Estes são providos deuma maior porcentagem de silte, são mais porosos, o que dificultaa dissipação do calor, ou seja, são melhores isolantes térmicos eapresentam resistência a elevada temperatura.

As dimensões de cada uma das câmaras (2) quecompõem o forno (1), e do forno (1) de uma forma geral sãovariáveis. Referida variação é dependente de cada projeto deforno (1) e em função da curva de queima de cada materialsubmetido à queima, além da meta de produção a ser atingida.

De uma forma geral, as câmaras (2) possuemsuas dimensões variando na faixa de 5,Om - 7,2 m decomprimento e 2,8m - 3,7m de largura. Contudo, para umamodalidade preferida da presente concretização, as dimensões dascâmaras (2) do forno (1) ora desenvolvido compreendem 3,Om χ5,2m. Para uma segunda modalidade preferida da presenteconcretização, as dimensões das câmaras (2) do forno (1) oradesenvolvido compreendem. 3.5m χ 7,Om.

Para o forno (1) de uma forma geral, suasdimensões podem variar na faixa de 15,0 - 17,5m de largura e 34- 44m de comprimento. Todavia, cabe salientar que taisdimensões não estão limitadas a referidos valores, as mesmaspodem variar conforme explicitado acima.

As características físico-químicas que provemas vantagens tecnológicas do dispositivo para conservar calor, oforno (1), são avaliadas frente à carga que é introduzida aomesmo para queima.

A comunicação das câmaras (2) é promovidaquando o calor gerado na fornalha (4) de uma primeira câmara(2), passa pelo interior da carga repousada na zona de queima (5)e segue através do piso de modo subterrâneo até atingir o cinzeiro(9) de uma segunda câmara, ora câmara vizinha (2') à primeira, aqual libera o calor por meio da fornalha (4) dessa segundacâmara, câmara vizinha (2'). Mais especificamente, atransferência de calor ocorre quando o calor gerado na fornalha(4) da primeira câmara (2) passa pelo interior da carga na zona dequeima (5) da câmara (2) e passa através do piso da câmara (2)para o cinzeiro (9) da segunda câmara vizinha (2').

Em seguida este procedimento é repetido para aterceira câmara vizinha (2"') a esta segunda câmara vizinha (2'),e assim o procedimento ocorre sucessivamente ao longo dodispositivo conservador de calor.

A superfície de separação termina no nívelsuperior da carga, de modo que o calor seja ascendente e tenha oseu sentido revertido, descendente, passando pelo interior dacarga e como anteriormente revelado, dirigindo-se pelo pisoatravés dos canais de sucção, para o cinzeiro (9) da câmaravizinha (2') seguinte, e assim sucessivamente.

Toda exaustão do forno (1) é promovida pelocinzeiro (9) de cada uma das câmaras (2). Este cinzeiro (9) éprovido de uma zona de limpeza (11) em sua extremidade desaída, por meio da qual provém um canal de sucção, oradenominado canal primário (12), que promoverá a saída dos gasese do calor, seja este calor direcionado para a chaminé ou paraaproveitamento do calor e auxilio no resfriamento. No referidocanal primário (12) é onde ocorre o início do ciclo detransferência, como mostra a Figura 6.

Este canal primário (12) está ligado a doisoutros canais de sucção, ora denominados como canaissecundários (13 e 13'), canais que são melhor visualizados naFigura 6, os quais ora irão promover a sucção para a chaminé eora irão promover a sucção para a estufa para auxilio noresfriamento.

Cada uma das câmaras (2) que compõem oforno (1), dispõe de um canal primário (12), o qual para umarranjo estrutural de uma modalidade preferida da presenteconcretização, desce aproximadamente cerca de 1 (um) metroabaixo do solo e passa por baixo dos canais secundários (13 e13'), os quais compreendem um primeiro canal em direção achaminé e um segundo canal em direção a estufa, como pode sermelhor observado na Figura 6.

Adicionalmente, cada canal primário (12)dispõe de dois dispositivos de regulagem de fluxo, tais comoregistros (14), ora mostrados na Figura 6, os quais sãopreferencialmente do tipo tampa de panela em ferro fundido,possuindo um raio de, aproximadamente, 60 cm, e por meio desua porção central migra um varílio de ferro para a superfície dosolo, que passa pelo interior dos canais secundários (13 e 13') atéa superfície, como pode ser observado por meio da Figura 7.A operação mecânica dos referidos registros(14) ocorre por meio de um dispositivo adicional para referidafunção, tal como um cavalete provido de catraca, o qual não émostrado nas Figuras que acompanham o presente relatório,sendo responsável pelo movimento do referido registro (14).

Os referidos registros (14) auxiliam na seleçãoda atividade desejada, ou seja, regulam a mudança de direção daspuxadas e quando se dá o momento de resfriamento da câmara(2), são prontamente abertos promovendo o encaminhamento doar aquecido à chaminé ou condução do mesmo à câmara vizinha(2') para promover do aquecimento desta.

Adicionalmente, por meio dos referidosregistros (14) há a promoção de uma baixa perda de carga durantea exaustão, facilitando a extração de calor e a transferência dosgases provenientes da queima para a chaminé.

Os referidos canais secundários (13 e 13') selocalizam externamente à estrutura do forno (1). Estes canaissecundários (13 e 13') trabalham com fluxo de ar em sentidosopostos, sendo que o ar em direção à câmara vizinha (2'),proveniente da sucção da chaminé, circula no sentido anti-horário,enquanto o ar que segue em direção à estufa circula no sentidohorário.Para uma segunda modalidade preferida dapresente concretização, a promoção da sucção, pode ocorreratravés do piso de cada uma das câmaras (2).

Uma segunda modalidade estrutural preferidada presente invenção compreende à retirada e movimentação dosgases e ar de combustão do forno (1), por meio de um arranjoestrutural do forno (1) provido com uma suspensão ao centro dopiso das câmaras (2) por meio de pequenos arcos (15), de modo ase criar uma caixa externa à câmara (2), sendo referida caixaprovida de condições semelhantes as do cinzeiro (9) da câmara(2) para acesso e realização da limpeza, como mostra a Figura 8.

A partir da saída dessa caixa externa, será derivado o canalprimário (12), o qual também irá passar por baixo dos canaissecundários (13 e 13').

O processo de resfriamento é finalizado aopasso em que as portas da zona de queima (5) são abertas,utilizando-se do ar proveniente da estufa, adentrando a câmara (2)para o resfriamento do material repousado na zona de queima (5).

Este ar também é sugado pelo cinzeiro (9) e posteriormenteencaminhado à estufa.

A exaustão do ar de resfriamento da câmara (2)já queimada é feita por meio do cinzeiro (9) da mesma forma quea exaustão do ar é realizada para a chaminé.Para o resfriamento total da câmara (2), usa-se omáximo de extração de calor para a estufa com posterior auxiliode um ventilador devidamente posicionado na porta da fornalhade cada câmara (2), a qual neste momento tem as tampas dasbocas de ventilação (8) abertas, promovendo assim a passagem doar pelo interior da carga e posterior saída de ar pela porçãosuperior da câmara (2).

A extração de calor é promovida por meio dosregistros (14) que interligam o canal primário (12) aos canaissecundários (13 e 13'). Em uma das extremidades de cada canalsecundário (13 e 13'), ou seja, o canal que migra para a chaminé eo canal de esfriamento ou que migra para a estufa háadicionalmente instalado um exaustor axial ou ainda um exaustorcentrifugo.

Para a regulagem do fluxo de calor de umaseção do forno (1), a saber: uma seção compreende normalmente5 câmaras (2), dentre as quais, 2 (duas) câmaras (2) estãoesfriando e fornecendo calor para o oxigênio de combustão dacâmara vizinha (2') a que está queimando, a câmara (2) que seestá queimando e duas câmaras vizinhas (2') que estão sendoaquecidas; o piso do cinzeiro (9) da câmara (2) deve estardevidamente vedado com qualquer material próprio para tal, paraque a regulagem do fluxo só aconteça nas câmaras (2) localizadasna lateral esquerda, ou seja, de acordo com a direção do fluxo decalor para queimar e aquecer as câmaras (2). Para a presenteconcretização o material utilizado para vedação foi o jornal. Avedação do cinzeiro (9) da câmara (2) consiste em um dosprincipais fatores para o bom funcionamento do forno (1).

A construção simplificada do forno (1) dapresente concretização promove uma baixa perda calórica, umareduzida perda de carga por atrito e possui um custo de fabricaçãobastante reduzido. O arranjo para a configuração ora propostaapresenta facilidades na transferência de calor, ocasionando umahomogeneização nas dimensões e cor das peças queimadas.

Uma modalidade preferida da presenteconcretização consiste em um forno (1) de uma frente de fogo,compreendendo entre 12 a 16 câmaras. Entretanto, a quantidadede câmaras (2) não está limitada a 16, dependendo da quantidadede frente de fogo, tal como duas frentes devidamente opostas umaà outra, pode o referido forno (1) compreender de 30 a 36 câmaras(2).

A quantidade de câmaras (2) a compreender oforno (1) da presente concretização será dependente da curva dequeima das características de cada material a ser queimado, enecessidade do cliente. Contudo, o número de câmaras (2) quecompreendem o forno (1), deve ser sempre par.

O sistema de controle de distribuição de calorocorre por meio de termopares, que não são visualizados nasFiguras apresentadas, os quais transmitem o sinal de calor paraum painel visível aos queimadores, os quais alimentarão o forno(1)·

Os referidos termopares são posicionados aocentro da abóbada (6) de cada câmara (2) ou ainda há uma alturade, aproximadamente, 50 cm acima do material que está sendoqueimado, na zona de queima (5), posicionado na parede frontal,ao lado da porta da zona de queima (5) da referida câmara (2).

O sistema é monitorado 24h por meio decomputadores providos de programas que geram gráficos decontrole.

O forno (1) possibilita o reaproveitamento docalor por meio do resfriamento das câmaras (2). A regulagem dequeima é realizada por meio da curva de queima de cadasubstrato.

Ainda, em uma outra modalidade preferida,apresenta uma oxigenação pela lateral da fornalha (4), como podeser observado na figura 10, onde canais (16) são abertos no centroda parede que divide as câmaras. Tais canais correspondem a cadacanaleta do piso, ou seja, do grivo. Nesta modalidade a cinzaproveniente da queima fica sobre o piso da fornalha (4), o que éuma grande vantagem, uma vez que não há piso falso para apassagem do oxigênio proveniente da câmara anterior, pois esteoxigênio, conforme descrito anteriormente, sai pela lateral dafornalha (4). Resulta então desta modalidade uma constância deoxigenação do combustível. Devido ao não entupimento do pisoneste modalidade, tem-se então uma melhor distribuição deoxigênio, diminuindo bastante então a necessidade demanutenção, pois este piso é constituído do próprio solo, que éfixo e constituído de argila. Vale ainda salientar que o referidopiso recebe o impacto direto do combustível, principalmentequando é a lenha in-natura, em seu estado natural, o principalcombustível utilizado pelas empresas de cerâmica.

As modalidades acima descritas tencionammelhor explicar os modos conhecidos para a prática da invenção epara permitir que os técnicos na área utilizem à invenção em tais,ou outras, modalidades e com várias modificações necessáriaspelas aplicações específicas ou usos da presente invenção. E aintenção que a presente invenção inclua todas as modificações evariações da mesma, dentro do escopo descrito no relatório.

Claims (27)

1. Dispositivo para conservar calor em elevadastemperaturas de formato retangular continuo de chama reversívelintermitente promovendo o cozimento e/ou a secagem demateriais cerâmicos, caracterizado por promover a queima demaneira continua, ser alimentado com material combustívelpreferencialmente sob a forma horizontal, ser provido de câmaras(2) dispostas em pares, posicionadas de forma oposta uma à outracom uma junta de dilatação (3) posicionada entre elascompreendendo a câmara (2):- uma fornalha (4) preferencialmente localizadana lateral esquerda da câmara (2);- uma zona de queima (5) provida de umaabertura frontal e de um dispositivo de cobertura constituído poruma dupla camada de tijolos distantes entre si poraproximadamente 60 cm;- uma abóbada (6) com a sua formacompreendendo aproximadamente um terço do perímetro de umacircunferência;- uma boca de alimentação horizontal (7)localizada na porção frontal da fornalha (4) e provida de umdispositivo de cobertura posicionado à esquerda da parede frontalda câmara (2) constituída de ferro fundido para alimentação commaterial combustível;- bocas de ventilação (8) providas comdispositivos de cobertura, tais como as tampas de panela edispostas no centro da abóbada (6) preferencialmente a cadametro no sentido da zona de queima (5)- um cinzeiro (9) devidamente localizado naporção frontal abaixo da fornalha (4) e com o piso devidamentevedado com qualquer material próprio para tal;- boca de alimentação vertical provida dedispositivos de cobertura, tais como tampas de panela de formatoredondas e constituídas de ferro fundido;- colunas (10) de concreto armado cintadas poruma viga de concreto, dispostas de modo que 2 (duas) colunas(10) se encontram na parte frontal de cada uma das câmaras (2)para sustentação do forno (1);- uma zona de limpeza (11) localizado naextremidade do cinzeiro (9);um canal primário (12) que desceaproximadamente cerca de 1 (um) metro abaixo do solo, dispondode dois dispositivos de regulagem de fluxo, tais como registros(14), preferencialmente do tipo tampa de panela em ferro fundidocom raio de aproximadamente 60 cm e promove a saída dos gasese do calor; e- pequenos arcos (15) para elevação do piso dazona de queima (5), retirada e movimentação dos gases e ar decombustão do forno (1)

2. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por os materiais submetidosà queima serem selecionados dentre: os materiais cerâmicosvermelho, argila, ou peças acabadas constituídas por essesmateriais.

3. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade decâmaras (2) ser dependente da curva de queima, dascaracterísticas de cada material a ser queimado e da necessidadedo cliente.

4. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a câmara vizinha (2')ser aquecida de forma seqüencial/continua sem a necessidade dereceber calor diretamente por combustão e o combustível seradicionado apenas quando finalizada a queima do material daprimeira câmara (2), a qual passa a ter a temperatura reduzida.

5. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a fornalha (4) serseparada da zona de queima (5) por uma parede que se estende atéa porção superior da câmara (2) sem atingir a abóbada (6) epermitir a passagem de ar quente pela porção superior da câmara(2) para a zona de queima (5).

6. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por o aquecimentoinicialmente ter o seu fluxo ascendente no interior da câmara (2) eao atingir a superfície superior do material de queima passar a tero seu sentido revertido dirigindo-se pelo piso através dos canaisde sucção, para o cinzeiro (9) da câmara vizinha (2') seguinte eassim sucessivamente.

7. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por de uma maneira geral,porém não limitativa um patamar de queima obtido para a menortemperatura submetida ocorre em 700-850 0C e a velocidade dequeima poder variar de 10 a 30 horas.

8. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 7, caracterizado por a variação detemperatura de operação do forno (1) ser intermitente e dependerassim como a velocidade de operação das características domaterial a ser queimado.

9. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a conjugação dascâmaras (2) ser promovida por meio da agregação de suassuperfícies laterais passando a ser comum uma a outra seguinte,formando uma única parede dividindo as câmaras (2).

10. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a boca de alimentaçãovertical adicionalmente desempenhar a função de dispositivo devedação.

11. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por as bocas de ventilação(8) servirem para a saída dos gases quentes quando do momentode resfriamento da câmara (2) e para o acompanhamento visualdo comportamento de queima do material cerâmico durante aqueima.

12. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de bocasde alimentação vertical e bocas de ventilação ser dependente dasdimensões do forno (1) e da câmara (2).

13. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por ser capaz de operarcom combustíveis selecionados dentre: qualquer tipo de madeiraou lenha, sejam tais madeiras grossas ou tortas, finas ou longas,ou ainda, qualquer tipo de material combustível, tal como, gás,óleo BPF, queimadores de pó ou serragem dentre outros.

14. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente, serprovido em cada uma das laterais de 3 (três) outras colunas (10)para sustentação e as dispostas na parte frontal das câmaras (2) seinterligarem umas às outras por meio de dois vergalhões.

15. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por as característicasoperacionais do forno (1) desenvolvido pela presenteconcretização consistirem em: construção simplificada; reduzidataxa de manutenção, simplicidade em sua operacionalidade, aptopara trabalhar com qualquer tipo de substância que reaja comoxigênio produzindo combustões de chama longa ou chama curta,aproveitamento calórico por volta dos 90% do calor geradodurante a queima, redução do tempo para produção de peças,capaz de produzir cerca de 31 a 48 toneladas de material em umperíodo médio de aproximadamente 18 horas, gerar produtosfinais homogêneos, uma reduzida perda de carga por atrito efacilidade de transferência de calor e dos gases.

16. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por de uma forma geral,mas não limitativa, as dimensões das câmaras (2) variarem nafaixa de 5,Om - 7,2 m de comprimento e 2,8m - 3,7m de largura eas dimensões do forno (1) poderem variar na faixa de 15,0 --17,5m de largura e 34 - 44m de comprimento.

17. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 16, caracterizado por maispreferencialmente as dimensões das câmaras (2) compreendem-3,Om χ 5,2m.

18. Dispositivo para conservar calor de acordocom as reivindicações 16 e 17, caracterizado por maispreferencialmente as dimensões das câmaras (2) compreendem-3.5m χ 7,Om.

19. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por a comunicação dascâmaras (2) ser promovida pela passagem do calor gerado nafornalha (4) de uma primeira câmara (2) pelo interior da carga eseguindo através do piso até atingir o cinzeiro (9) da câmaravizinha (2') e assim sucessivamente.

20. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por o canal primário (12)passar por baixo dos canais secundários (13 e 13') que selocalizam externamente à estrutura do forno (1), trabalham comfluxo de ar em sentidos opostos, ora promovendo a sucção para achaminé e ora promovendo a sucção para a estufa para auxilio noresfriamento e em uma das extremidades de cada canal secundário(13 e 13') haver adicionalmente instalado um exaustorselecionado dentre axial ou centrifugo

21. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por os registros (14) seremprovidos com um varílio de ferro, que passa pelo interior doscanais secundários (13 e 13') até a superfície; sua operaçãomecânica ocorrer por meio de um cavalete provido de catraca,interligarem o canal primário (12) aos canais secundários (13 e-13') e serem prontamente abertos quando ocorrer o resfriamentoda câmara (2), promovendo o encaminhamento do ar aquecido àchaminé.

22. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 21, caracterizado por alternativamentereferidos registros (14) quando abertos promoverem a conduçãodo calor à câmara vizinha (2').

23. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por os pequenos arcos(15), criarem uma caixa externa à câmara (2) provida decondições semelhantes as do cinzeiro (9) para acesso e realizaçãoda limpeza derivando-se o canal primário (12).

24. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por o material utilizadopara vedação do cinzeiro (9) ser preferencialmente jornal.

25. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por possuir um sistema decontrole de distribuição de calor por meio de termopares,posicionados ao centro da abóbada (6) e monitorados 24h pormeio de computadores providos de programas que geram gráficosde controle.

26. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 25, caracterizado por alternativamente ostermopares poderem estar posicionados a uma altura de,aproximadamente, 5 Ocm acima do material que está sendoqueimado, posicionado na parede frontal, ao lado da porta da zonade queima (5).

27. Dispositivo para conservar calor de acordocom a reivindicação 1, caracterizado por alternativamenteapresentar oxigenação pela lateral da fornalha (4) por meio de umcanal (16) aberto no centro da parede que divide as câmaras.