Avaliação do comportamento térmico de uma placa cerâmica ao longo do processo de monoqueima em forno a rolos

Abstract

A etapa de queima absorve cerca de 60% da energia térmica total consumida nas indústrias cerâmicas de revestimento. O elevado consumo de energia térmica pode ser atribuído, entre outras causas, às diversas taxas de aquecimento as quais as placas cerâmicas são submetidas durante o processo de queima. Este trabalho tem como objetivo principal estudar a influência destas diferentes taxas de aquecimento no consumo de energia térmica, baseado em uma análise dos processos de transferência de calor durante a queima de placas cerâmicas em forno a rolos. Para tal, é necessário obter-se o perfil da taxa de variação da energia interna da placa cerâmica, procurando-se identificar no processo os setores críticos e avaliar os fenômenos físico-químicos envolvidos. A análise da taxa de variação da energia interna da placa foi possível mediante uma proposta de um balanço térmico desenvolvido neste trabalho, cuja solução experimental se baseia na aplicação da primeira lei da termodinâmica à placa cerâmica ao longo do processo de monoqueima na região de aquecimento. Os experimentos relacionados com o balanço térmico foram conduzidos em laboratório e em equipamento industrial. Nestes foram medidos os perfis de temperatura de uma placa cerâmica (obtidos com um equipamento blindado que acompanhava as placas cerâmicas no interior do forno) e a pressão dos gases (através de um tubo de Pitot digital introduzido ao longo das espias do forno). Complementarmente, em laboratório, foram realizados ensaios de análise calorimétrica diferencial e termogravimétrica para se analisar o calor de reação e as perdas de massa no processo. Como conclusão principal deste trabalho determinou-se que a eliminação da matéria orgânica e a decomposição de carbonatos contribuem significativamente na determinação do perfil da taxa de variação da energia interna de uma placa cerâmica na região de aquecimento afetando intensamente o consumo de energia térmica.