RacionalizaÃ§Ã£o de Energia em Fornos de Revestimentos CerÃ¢micos

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O decréscimo brusco observado no primeiro períodovem motivado principalmente pelas seguintes causas:• generalização do gás natural como principal fonte deenergia, substituindo os derivados do petróleo;• conversão do processo de produção da biqueima tradicionalaos processos de monoqueima ou biqueima emciclos rápidos, empregando fornos a rolos;• adoção de um grande número de medidas de economiaenergética por parte das empresas, baseadas na otimizaçãodo processo e em instalações de recuperação,promovidas pelas distintas administrações mediante:• campanhas de promoção de economia energética;• realização de auditorias energéticas por entidadesespecializadas (IVEN, IDAE, etc.);• subvenções e empréstimos de juros baixos paramedidas de economia energética em instalações industriais;• publicações sobre economia energética, como olivro “Ahorro energético en el sector azulejero”,publicado pela IPAE 9 e outros 10 .O segundo período apresentou algumas característicasnotavelmente distintas:• consolidação da conversão do processo de fabricação,substituindo-se praticamente a totalidade dos fornostradicionais por fornos a rolos de passagem rápida 11 ;• adoção de algumas medidas de economia energética:• estudo da reologia de barbotinas e otimização dosdefloculantes adicionados na operação de secagemde barbotinas por atomização, para aumentar o conteúdode sólidos das mesmas;• otimização e aumento do controle da etapa de secagemde barbotinas por atomização, com a incorporaçãode um sistema de medição contínuo daumidade do pó atomizado e do volume e da temperaturadas distintas correntes de gases 12,13 .• realização de estudos e publicações sobre a otimizaçãoda curva de pressão estática no seio do forno 14e do volume do ar de combustão 15 , o que permiteotimizar as condições de funcionamento dos fornos,trazendo economias energéticas;• incorporação de secadores horizontais para a secagemde peças conformadas.• emprego de instalações com maior capacidade produtiva.Todas estas medidas não supõem uma mudança tecnológicatão importante como a mudança produzida naprimeira etapa, devida basicamente à alteração da fonte deenergia e do processo produtivo, o que explica a diferençade velocidade de redução do consumo térmico específicoentre as duas etapas distintas.As três etapas em que se consome mais de 90% daenergia térmica do processo são: secagem de barbotina poratomização, secagem de peças compactadas e queima doproduto.Na Figura 5 representa-se a evolução, durante os últimossete anos, do consumo térmico específico na etapa dequeima. Para realizar o cálculo, supõe-se que cada uma dasqueimas do processo de biqueima rápida apresenta umconsumo igual ao de uma queima de um processo demonoqueima. Portanto, considera-se que queima-se duasvezes a produção de biqueima em relação à de monoqueima.A massa de produto considerada é a massa do produtoqueimado.Na Figura 5, aprecia-se uma diminuição inicial doconsumo térmico específico, propiciada principalmentepelo aumento do controle sobre os fornos a rolos, pelaaplicação de medidas de economia energética (controle dacurva de pressões) e pelo emprego de secadores na entradados fornos. Posteriormente, do mesmo modo como ocorreucom a operação de secagem por atomização, produziu-seum estancamento no valor do consumo específico (de 1991a 1994). Ultimamente com a aplicação de novas medidasde economia energética (controle sobre o volume de ar decombustão) e o emprego de instalações com maior capacidadeprodutiva, estão sendo obtidas novas diminuições noconsumo específico desta etapa do processo de produção.Portanto, o consumo teórico específico de todo o processopode ser estimado para o ano de 1995 em um valormédio de 1200 Kcal/Kg de produto acabado, distribuídosem 350 Kcal/Kg de pó atomizado, 135 Kcal/Kg de peçassecas e 655 Kcal/Kg de produto queimado.Economia de Energia na Queimade Revestimentos CerâmicosAo falar sobre economia de energia é necessário indicaros seguintes aspectos:• Cada fábrica possui algumas peculiaridades que geralmentea diferencia das demais, de tal modo que nãoFigura 5. Evolução do consumo térmico específico nas diferentesetapas de fabricação.Cerâmica Industrial, 5 (1) Janeiro/Fevereiro, 2000 25
necessariamente será possível utilizar todas as técnicasindicadas no presente trabalho;• Antes da realização de qualquer ação para a reduçãodo consumo energético, é necessário conhecer a distribuiçãodo mesmo nas distintas seções da fábrica erealizar balanços energéticos nas instalações consumidorasde energia com o objetivo de determinar emquais pontos são produzidas as maiores perdas e quaissão suscetíveis de redução ou recuperação.• Em todas as alternativas oferecidas, considera-secomo condição primordial a manutenção das condiçõesde qualidade do produto, ou inclusive melhorias,verificando-se as alternativas vantajosas doponto de vista da economia energética que não sãoprejudiciais à qualidade do produto.Em geral, as medidas a serem adotadas se dividem emtrês grandes grupos, de acordo com a importânciaeconômica das mesmas e com os princípios de economiaenergética.Melhora da manutenção e dos modos de operaçãoEste aspecto se caracteriza por uma campanha de conscientizaçãopessoal da importância da economia energética,pela intensificação da manutenção e doaproveitamento máximo das instalações existentes. Tudoisso baseado no critério: “a melhor recuperação energéticaconsiste em consumir o menos possível”.Sem nenhuma dúvida, a maior dificuldade apresentadapelas ações compreendidas neste grupo, é conseguirromper com uma série de costumes estabelecidos no seiodo processo produtivo.Realização de instalações de recuperaçãoDe maneira geral, trata-se de mudanças pequenas oumédias, com tempos de recuperação muito curtos. Oscritérios utilizados para as instalações de recuperação são:a) Considera-se que toda recuperação é possível, desdeque não provoque efeitos negativos sobre o ambienteinterno ou externo da fábrica;b) A melhor recuperação energética que pode-se realizarem uma instalação é aquela que é efetuada sobre simesma;c) Quanto maior é a temperatura da emissão gasosa quepretende-se recuperar, maior é a qualidade da economiaenergética realizada;d) A melhor utilização do calor recuperado é aquela querequer a menor transformação possível.Substituição de equipamentos e processosPor último, aparecem as medidas mais drásticas e custosas,como a troca de combustível, a troca de equipamentos(fornos, etc.), a transformação do processo e inclusivede todo o processo.Por último, cabe ressaltar que procurou-se quantificartodas as ações de economia indicadas da maneira maispróxima da realidade. No entanto, existem algumas açõesem que é muito difícil chegar a valores concretos, mas quesão vantajosas sob o ponto de vista do conjunto qualidadeprodução-consumo.Economia de energia nas instalações de queimaOtimização do modo de produçãoi) Utilização de composições mais fundentes e que nãoapresentam “coração negro”Composições mais fundentes. As composições de massasque apresentam baixa temperatura de gresificação, comum intervalo de queima relativamente amplo são maisadequadas que as composições mais refratárias. Consequentementesua utilização permite a obtenção de consumosenergéticos mais baixos.As massas argilosas formuladas com argilas vermelhasnaturais do tipo ilítico-caulinítica, com predomínio daestrutura ilítica, apresentam em sua composição uma maiorproporção de óxidos fundentes e de óxido de ferro, que asargilas cauliníticas e as argilas brancas, resultando em umatemperatura de gresificação mais baixa. Deste modo, sãomais adequadas para a redução do consumo energético. Asargilas com conteúdos em carbonato superiores a 3-4%,além de reduzirem consideravelmente o intervalo de gresificaçãoda massa, aumentam a temperatura de gresificação,inviabilizando sua utilização para a fabricação de produtosgresificados.As argilas com elevados conteúdos de quartzo tambémapresentam temperaturas mais elevadas de gresificação.Por outro lado, convém ressaltar que um aumento excessivode fundentes na massa, além de diminuir a temperaturade gresificação, ocasiona geralmente uma redução dointervalo de gresificação, o que favorece o surgimento deproblemas de esquadro e calibres no produto queimado.Resulta, portanto, conveniente na formulação de novascomposições, a realização dos diagramas de gresificaçãocom o objetivo de determinar a temperatura de queima e ointervalo de gresificação.Composições com ausência de “coração negro”. Asmassas que apresentam matéria orgânica em sua composição,ainda que em pequenas proporções (menores que0,5%), quando são queimadas em ciclos rápidos (45 minutos),devido a combustão incompleta da matéria orgânica,apresentam o defeito conhecido como “coraçãonegro”, que pode causar pinchados ou deformações naspeças.Para evitar este defeito, estas massas devem ser queimadasem ciclos mais longos, com amplo patamar detemperatura entre 800 e 1000 o C e com uma atmosfera maisrica em oxigênio do que aquelas que não apresentamtendência à formação deste defeito. Estes fatos resultam em26 Cerâmica Industrial, 5 (1) Janeiro/Fevereiro, 2000
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