fornos do setor de cerâmica vermelha do rio grande do norte

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RELATÓRIO DE ASSESSORIA TÉCNICA E TECNOLÓGICA
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SERVIÇO: Estudo dos Principais Fornos do Setor de Cerâmica Vermelha do Estado do Rio
Grande do Norte
EQUIPE: José Nildo Galdino, Judas Tadeu e Angélica Gilksana.
Proposta de Serviço:
Nº 003/2014 - UNATT
FORNOS DO SETOR DE CERÂMICA VERMELHA
DO RIO GRANDE DO NORTE
Fornos do Setor da Indústria de Ceramica resumo.docx
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1. INTRODUÇÃO
Serão apresentados os principais tipos de fornos da indústria de cerâmica
vermelha utilizados pelas indústrias do Rio Grande do Norte, princípios de funcionamento,
investimento necessário para construir e manter funcionando quatro dos principais fornos
utilizados pelo setor. Os fornos utilizados pelas indústrias cerâmicas brasileiras são bem
variáveis, desde os mais simples e primitivos, como os fornos Caipiras e as Caieiras
presentes em alguns estados brasileiros, aos mais automatizados e eficientes, como os
fornos túneis.
Aqui será apresentado um estudo sobre quatro dos principais tipos de fornos
utilizados pelo setor de cerâmica vermelha do Estado do Rio Grande do Norte. O estudo
contempla dois tipos de fornos intermitentes e dois semicontínuos. Os fornos intermitentes
são o Caipira, chama direta, e o Paulistinha, chama inversa; os semicontinuos são o
Hoffmann e o Hoffmann Compartimentado, denominado de Forno Câmara.
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2 - FORNOS DO SETOR DE CERÂM. VERMELHA DO RIO G.
DO NORTE
Os
estudos
apresentados
neste
relatório
foram
realizados
através
de
levantamento de informações nas indústrias cerâmicas do Estado do Rio Grande do Norte
nos meses de Julho e Agosto de 2014. Os estudos do forno Caipira foram realizados em
uma Indústria Cerâmica da Região Seridó, o dos fornos Paulistinha e o Câmara foram em
indústrias cerâmicas da Região Assú e o forno Hoffmann em indústria cerâmica da
Região Trairi. Os resultados serão apresentados na seguinte ordem: Forno Caipira, Forno
Paulistinha e Similares, Forno Hoffmann e Forno Câmara.
2.1.
FORNO CAIPIRA
Os fornos denominados de CAIPIRA são fornos intermitentes de chama direta,
conforme o processo de convecção de calor no interior da carga. Estes fornos
intermitentes de chama direta são os mais primitivos, que consiste em um sistema de tipo
caixão retangular de quatro paredes laterais, teto aberto, sem cobertura, conforme mostra
a Figura 3.1.
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Figura 3.1: Conjunto de Fornos Caipira – Região Seridó/RN (Foto: Autores)
2.1.1. Características do Forno Caipira
Em geral, os Fornos Caipiras construídos no Estado do Rio Grande do Norte apresentam
as seguintes características:
- A Largura da câmara para enforno de produtos é de aproximadamente 2,0 m;
- O Comprimento da câmara para enforno de produtos é de aproximadamente 6,8 m
- A Altura da câmara útil para enforno de produtos é de aproximadamente 2,0 m
- As Espessuras das paredes são em média de 40 cm;
- Os Diâmetros das câmaras de combustão são em média de 70 cm;
- As Larguras das portas de enforno e desenforno de produtos são em média de 1,0 m;
- O forno ocupa uma área de aproximadamente 25 m3.
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2.1.2 Investimento para Construção de um Forno Caipira
Os investimentos necessários para construção de um forno Caipira com as
características físicas descritos no item 3.1.1, são apresentados na Tabela 3.1.
Tabela 3.1: Investimentos para construção do Forno Caipira
DESCRIÇÃO DOS ÍTENS
VALOR (R$)
Material para alvenaria
3.000,00
Materiais metálicos
1.000,00
Material para argamassa
1.000,00
Sopradores
1.000,00
Mão de obra
5.000,00
Total Parcial
11.000,00
2
2
Galpão de 40 m (R$ 120,00 por m )
4.800,00
Total
15.800,00
2.1.3 Custos de Operação/Manutenção
Em geral nos fornos Caipiras são 14 (quatorze) pessoas envolvidas na operação
e manutenção, sendo 8 (oito) nas atividades de enforno e desenforno de produtos, 4
(quatro) na atividade de queima, 1 (uma) pessoa na lenha e 1 (uma) na manutenção. O
custo médio mensal é de R$ 22.00,00 (vinte e dois mil reais) considerando remuneração
com encargos para produção em 5 (cinco) fornos Caipira, que corresponde a um custo
médio mensal com pessoal de R$ 4.400,00 (quatro mil e quatrocentos reais) por forno.
A produção média desse conjunto de 5 (cinco) fornos é de 850 milheiros de
telhas/mês e o consumo médio de lenha é de 17 m3 para queima de 26 milheiros de
telhas, sendo o custo médio mensal de R$ 20.000,00 (vinte mil reais) por mês. O custo
médio com energia elétrica com ventiladores é de R$ 800,00 (oitocentos reais). A
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produção média mensal é de 170 milheiros de telhas por forno e um custo médio com
lenha e energia de R$ 4.160,00 (quatro mil cento e sessenta reais).
2.1.4-Principais Vantagens do Forno Caipira
As principais vantagens do Forno Caipira são apresentadas abaixo:
- Fácil operação e manutenção (enforno, desenforno, queima e limpeza);
- Ciclo rápido de queima (varia entre 36 e 48 horas para enforno, queima e desenforno);
- Baixo custo para construção e manutenção.
2.1.5-Principais Desvantagens
As principais desvantagens do forno Caipira são:
- Inexistência de chaminé, emissões gasosas em todo entorno do forno, não atende
aos requisitos mínimos exigidos pela legislação ambiental;
- Baixa qualidade dos produtos queimados, uma média 70% de produtos de segunda
qualidade quando se trata de telha;
- Alto consumo de combustível (lenha), devido a elevadas perdas térmicas;
- Riscos para o trabalhador, devido à elevada temperatura durante alimentação do
combustível (lenha) e a inalação de particulados – fumaça;
- Dificuldade de homogeneização da temperatura no interior do forno. As camadas
superiores do forno tem uma alta taxa de resfriamento, o que não permite uma
sinterização eficiente dos produtos cerâmicos, gerando grande quantidade de produtos
de 2ª qualidade;
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2.2. FORNOS INTERMITENTES DE CHAMA DESCENDENTE
Os fornos intermitentes de chama descendente ou inversa existem em uma gama
de variações, tipo Abóbada, Igrejinha, Catarina, Corujinha, Paulista, etc. O forno cuja
seção horizontal é circular e, geralmente, com seis fornalhas, é conhecido como abóbada.
Quando retangular, com câmaras de combustão ao longo de uma das paredes e a
chaminé, ou chaminés, do outro lado, é conhecido como Corujinha. Quando são muitas
as chaminés, uma para cada fornalha é conhecido como Igreja.
2.1.2-Características dos Fornos Intermitentes Paulistinha e Similares
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Figura 3.2: Forno intermitente tipo Abóboda na Cidade de Seridó/RN (Foto: Autores).
Em geral os Fornos Intermitentes de chama descendente construídos no Estado
do Rio Grande do Norte apresentam as seguintes características:
- A Largura da câmara para enforno de produtos é de aproximadamente 300 cm;
- O Comprimento da câmara de produtos é de aproximadamente 800 cm,
- A Altura do piso ao centro da abóboda da câmara para enforno de produtos é de
aproximadamente 300 cm;
- A Espessuras das paredes são em média de 100 cm;
- Os Diâmetros das câmaras de combustão são em média de 60 cm;
- As Larguras das portas de enforno e desenforno de produtos são em média de 150
cm;
- A Capacidade média de produção por forno é em média de 25000 (vinte e cinco mil)
peças de bloco de vedação (tijolos: 9 cm x 19 cm x 19 cm).
- A Área ocupada pelo forno é em média de 70 m2.
- A Área do galpão para abrigar o forno é em média de 110 m2.
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2.1.3-Investimento para Construção de um Paulistinha
Os investimentos necessários para construção de um forno intermitente
(Paulistinha, Abóboda, Igrejinha, etc.) de acordo com conforme descrito no item 3.2.1, são
apresentados na Tabela 3.2.
Tabela 3.2: Investimentos para construção do Forno Paulistinha
DESCRIÇÃO DOS ITENS
VALOR (R$)
Material Para Alvenaria
24.000,00
Materiais Metálicos
1.400,00
Material Para Argamassa
1.600,00
Exaustores
2.000,00
Mão de Obra
30.000,00
Total Parcial
59.000,00
2
2
Galpão de 110m (R$ 120,00 por m )
13.200,00
Total
72.200,00
2.1.4-Custos de Operação/Manutenção
Nos fornos intermitentes (Paulistinha, Abóboda, Igrejinha, Catarina, etc.) em geral
existem 12 (doze) pessoas envolvidas na operação e manutenção, sendo 6 (seis) nas
atividades de enforno e desenforno de produtos, 3 (três) na atividade de queima, 2 (duas)
pessoas na lenha e 1 (uma) na manutenção. O custo médio mensal é de R$ 24.00,00
(vinte e quatro mil reais) considerando remuneração e encargos para operação e
manutenção em 5 (cinco) fornos, que corresponde a uma média mensal com pessoal de
R$ 4.800,00 (quatro mil e oitocentos reais) por forno.
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A produção média desse conjunto de fornos é de 800 (oitocentos) milheiros de
blocos de vedação (tijolos)/mês e o consumo médio é de 40 m3 de lenha para queima de
26 (vinte e seis) milheiros de blocos de vedação, sendo o custo médio mensal de R$
40.000,00 (quarenta mil reais). O custo médio com energia elétrica para ventilação dos
fornos é de R$ 1.000,00 (um mil reais). Por forno a produção média é de 160 (cento e
sessenta) milheiros a um custo médio de R$ 8.200,00 (oito mil e duzentos reais) mensais
com lenha e energia elétrica.
2.1.5-Principais Vantagens do Forno Intermitente
As principais vantagens dos fornos intermitentes são :
- Fácil operação e manutenção (enforno, desenforno, queima e limpeza);
- Existência de chaminé permitindo a medição das emissões gasosas;
- Ciclo médio de queima (varia entre 60 e 72 horas para enforno, queima e
desenforno);
- Baixo custo de manutenção;
2.1.6-Principais Desvantagens do Forno Intermitente
As principais desvantagens do forno intermitente são:
- Alto consumo de combustível (lenha), média de 1,5 m3 por mil peças de bloco de
vedação (tijolos 9 cm x 19 cm x 19 cm);
- Dificuldade de homogeneização da temperatura no interior do forno (o delta de
temperatura entre o piso e a abóboda pode chegar a 500ºC);
- Elevada perda térmica;
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2.3. FORNO HOFFMANN
O Forno Hoffmann é classificado como um forno semi contínuo que tem um
processo de queima com zona de fogo dinâmica (móvel), carga de produtos estática (fixa)
e com excelente aproveitamento de calor. Nesse tipo de forno a alimentação de
combustível é realizada pela parte superior do forno. O movimento convectivo do calor no
interior do forno ocorre em forma horizontal com formação de arco aberto pela ação da
força de exaustão, realizada através de canais. Os fornos apresentam tamanhos entre 40
(quarenta) e 100 (cem) metros de comprimento, em cujas paredes são abertas portas em
intervalos constantes para carga e descarga.
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Figura 3.3: Forno Hoffmann em construção na Região Trairi/RN (Foto: Autores).
2.3.1-Características do Forno Hoffmann
Em geral o forno hoffmann apresenta as seguintes características:
- Largura da câmara para enforno de produtos de aproximadamente 3,20 m;
- Comprimento médio de 62 m, que corresponde a um forno com 50 (cinquenta) linhas
por lado;
- Altura do piso ao centro da abóboda da câmara para enforno de produtos é de
aproximadamente 2,60 m;
- Espessura média das paredes é de 1,50 m;
- Larguras das portas para enforno e desenforno de produtos variam entre 1,20 e 1,50
m;
- Capacidade média de dois milheiros de bloco de vedação (tijolos: 9 cm x 19 cm x 19
cm) por linha, para fornos que possuem entre 60 e 140 linhas de queima, considerando
os dois lados do forno;
- A distância entre cada linha de queima é de aproximadamente 1,20 m;
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- A largura média é de 11 m e o comprimento de um forno de 100 (cem) linhas, 50
(cinquenta) linhas por lado, é 62 m;
- Área ocupada por um forno de 62 m (forno com 50 linhas por lado e largura de 11 m)
682 m2;
- Área do galpão para abrigar esse forno é de 950 m2;
- A capacidade de produção varia de 35.000 a 45.000 peças diárias.
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2.3.2-Investimento para Construção de um Hoffmann
Os investimentos necessários para construção de um forno Hoffmann de 100
(cem) linhas, 50 (cinquenta) linhas por lado, conforme descrito no item 3.3.1, são
apresentados na Tabela 3.3.
Tabela 3.3: Investimentos para construção do Hoffmann
VALOR (R$)
98.000,00
39.500,00
Material Para Argamassa
8.000,00
Exaustor
15.000,00
Mão de Obra
150.000,00
Total Parcial
305.500,00
2
2
Galpão 950 m (R$ 120,00 o m )
114.000,00
Total
419.500,00
Para operação e manutenção do Forno Hoffmann estão envolvidos 6 (seis)
pessoas no enforno de produtos, 8 (oito) pessoas no desenforno, 3 (três) pessoas na
queima, 1 (uma) pessoa na manutenção e 2 (duas) pessoas na lenha/outros serviços,
totalizando 20 (vinte) pessoas. O custo médio com salário e encargos é de R$ 2.000,00
(dois mil reais) mensais por pessoa totalizando uma média mensal de R$ 40.000,00
(quarenta mil reais).
A produção média mensal é de 1.000 milheiros de blocos de vedações e o
consumo médio de lenha é de 0,6 m3 por milheiro, sendo o custo médio mensal de R$
21.000,00 (vinte e um mil reais) com lenha e de R$ 1.000,00 com energia elétrica para
exaustores e ventiladores.
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2.3.4-Principais Vantagens do Forno Hoffmann
As principais vantagens do Forno Hoffmann são relacionadas a seguir:
- Baixo consumo de combustível (lenha), média de 0,7 m3 por milheiro de bloco de
vedação (tijolos 9 cm x 19 cm x 19 cm), em consequência do aproveitamento de calor
dos produtos para aquecer os gases que vão para combustão e do aquecimento dos
produtos que estão à frente da linha de queima e que recebem o calor através dos
gases do sistema de exaustão;
- Flexibilidade de produção queimada de acordo com a disponibilidade de produtos
para enforno, a quantidade de linhas queimadas por dia pode variar entre 18 e 30
linhas; em cada linha são carregados 2.000 blocos de vedação, com isso a quantidade
de produtos queimados pode variar de 35.000 a 45.000 peças/dia.
- O tempo médio para queima de dois milheiros de blocos de vedação 9 cm x 19 cm x
19 cm, varia entre 45 e 70 min.
- Maior homogeneidade de temperatura em relação aos fornos intermitentes;
- Baixo custo com manutenção.
2.3.5-Principais Desvantagens
As principais desvantagens do forno hoffmann são relacionadas abaixo:
- Requer mão de obra especializada para operar o forno;
- Contato direto da chama de combustão com os produtos (a câmara de combustão é
feita utilizando o próprio produto cerâmico);
- Requer uma produção média de 1.000 milheiros mês. Produção constante de
domingo a domingo. A eficiência desse forno diminui com a redução da produção;
- Dificuldade para queima de telhas e outros produtos que interfiram na circulação de
ar;
- Produtos manchados (combustão incompleta), dependendo da operação do forno.
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2.4- FORNO CÂMARA
O Forno Câmara é uma variação do forno Hoffmann que foi compartimentado em
múltiplas câmaras. Esse tipo de forno tem o mesmo sistema de queima do Hoffmann, com
zona de fogo dinâmica (móvel) e carga fixa e tem grande aproveitamento de calor entre
as câmaras, diferenciando-se do Hoffmann pela forma de convecção de calor. A Figura
3.4 mostra um Forno Câmara na Região do Vale do Assú/RN.
2.4.1-Características do Forno Câmara
Em geral o Forno Câmara apresenta as seguintes características físicas:
- Em média o Forno Câmara apresenta as seguintes dimensões: 20 m de largura e 40
m de comprimento;
- As dimensões de cada câmara para enforno de produtos é de aproximadamente 3,5
m de comprimento, 8 m de largura e 2,6 m de altura;
- Espessura média das paredes é de 100 cm;
- Larguras das portas para enforno e desenforno de produtos variam entre 120 e 150
cm;
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Figura 3.4: Forno Câmara na Região do Vale do Assú/RN (Foto: Autores)
- Capacidade média de 36 (trinta e seis) milheiros de telhas (de 50 cm de comprimento)
por câmara, possuindo em média 14 (catorze) câmaras;
- Área ocupada por um forno de 14 (quatorze) câmaras é de 800 m2;
- Área do galpão para abrigar esse forno é de 1000 m2;
- A capacidade de produção média é de 55.000 peças de telhas diária.
2.4.2-Investimento para Construção de um Forno Câmara
Os investimentos necessários para construção de um Forno Câmara, descrito no
item 3.4.1, são apresentados na Tabela 3.4.
Tabela 3.4: Investimentos para construção do Câmara
VALOR (R$)
142.000,00
40.000,00
Material Para Argamassa/água
40.000,00
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Exaustor
Instrumentação
Mão de Obra
Total Parcial
Galpão 1.000 m2 (R$ 120,00 o m2)
Total
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20.000,00
25.000,00
220.000,00
487.000,00
120.000,00
607.000,00
Para operação e manutenção do Forno Câmara estão envolvidas 11 (onze)
pessoas no enforno de produtos, 5 (cinco) pessoas no desenforno, 3 (três) pessoas na
queima, 5 (cinco) pessoas na manutenção e 1 (uma) pessoa na lenha, totalizando 25
(vinte e cinco) pessoas. O custo médio com salário e encargos é de R$ 2.400,00 (dois mil
e quatrocentos reais) mensais totalizando uma média mensal de R$ 60.000,00 (sessenta
mil reais) com pessoal.
A produção média mensal é de 1.500 milheiros de telhas, o consumo médio de
lenha é de 0,26 m3 por milheiro, sendo o custo médio mensal de R$ 14.000,00 (quatorze
mil reais) com lenha e de R$ 1.300,00 com energia elétrica para exaustores e
ventiladores.
2.4.4-Principais Vantagens do Forno Câmara
As principais vantagens do Forno Câmara são relacionadas abaixo:
- Baixo consumo de combustível (lenha), média de 0,26 m3 por milheiro de telha (+/-1,5
kg), devido ao excelente aproveitamento térmico;
- Flexibilidade de produção cozida de acordo com a disponibilidade de produtos para
enforno, a produção queimada varia em razão da velocidade de queima.
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- Possibilidade de queima de telha, diferentemente do Forno Hoffmann;
- A chama não tem contato direto com os produtos, diferentemente do Forno Hoffmann;
- Maior homogeneidade de temperatura em relação aos fornos intermitentes;
2.4.5-Principais Desvantagens do Forno Câmara
As principais desvantagens do Forno Câmara são:
- Custo de manutenção superior aos Fornos Hoffmann e Fornos Intermitentes;
- Requer mão de obra especializada para operar o forno;
- Requer uma constância de produção para manter a eficiência energética do forno;
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