Introdução à Construção de Forno à Gás

Olá pessoal! Hoje gostaria de abordar um tema para aqueles que desejam conhecer a construção de fornos. Os fornos a gás oferecem possibilidades de controle e operação diferentes das dos fornos a lenha. Sua instalação, porém, exige avaliar a exaustão dos produtos da combustão, a ventilação, o calor e as condições do local. A ausência de fumaça visível não demonstra que a instalação seja segura ou não cause impactos à vizinhança.

Dentre os modelos de fornos a gás, destaco o de fluxo descendente, ou downdraft. Nesse arranjo, as chamas seguem para a parte superior da câmara e os gases descem entre as peças até a entrada inferior da chaminé. O termo descreve o percurso dos gases, e não significa que o forno utilize ar forçado por soprador. A alimentação de ar dos queimadores e a tiragem precisam ser consideradas separadamente. O damper restringe a passagem dos gases pela chaminé e permite ajustar a tiragem, mas sua atuação depende do conjunto do forno e das condições de combustão.

Princípios Gerais de Desenho

Apresento abaixo referências de projeto discutidas nas fontes consultadas. As proporções e os cálculos são pontos de partida sujeitos às condições do projeto, não regras universais nem instruções suficientes para construir ou instalar um forno. Seu emprego exige avaliar o tipo de queimador, os materiais, a carga, a tiragem e as condições do local.

• Uma referência de projeto é aproximar a altura da câmara de sua largura. Aumentar a altura pode dificultar a uniformidade de temperatura entre a base e as prateleiras superiores, conforme o arranjo do forno. Essa proporção, porém, não garante por si só uniformidade ou eficiência; a profundidade, a circulação dos gases e a distribuição da carga também precisam ser avaliadas.

• O formato do forno deve facilitar a circulação do ar. Tetos das câmaras abobadados facilitam assim a circulação do ar, tornando o processo de queima mais eficiente e evitando a formação de bolsões de superaquecimento.

• A referência de 12 cm de espaço lateral interno apresentada aqui diz respeito à circulação dos gases e à combustão. Essa distância não deve ser tomada como requisito universal ou suficiente: precisa ser avaliada no contexto do projeto.
• A relação entre a área de saída da chaminé e a soma das áreas das entradas é uma referência de dimensionamento, cuja aplicação depende do projeto. O número e a potência dos queimadores devem ser avaliados em relação ao volume, à carga, às perdas térmicas e à queima pretendida. O tamanho das entradas depende também do tipo de queimador e da admissão de ar; não se deve aplicar indistintamente a queimadores atmosféricos uma regra baseada em alimentação de ar por soprador.
• Nos fornos a gás, a chaminé participa da exaustão dos produtos da combustão e, nos sistemas de tiragem natural, do movimento dos gases pelo forno. A pressão do gás em um queimador atmosférico não equivale a uma alimentação de ar por soprador e não elimina a importância da tiragem. O cálculo de altura apresentado neste artigo — 3 vezes a altura interna da câmara mais 1/3 da distância horizontal entre a parede interna da câmara e a parede interna da chaminé — deve ser tratado como referência de projeto, não como dimensionamento universal. A seção e o percurso da chaminé e as condições de funcionamento também precisam ser avaliados.

Funcionamento do Maçarico

Nos queimadores atmosféricos, o fluxo de gás pelo injetor arrasta parte do ar utilizado na combustão, pelo princípio Venturi. Esse arraste não equivale à alimentação de ar por um soprador, nem significa que o ar esteja sendo fornecido em alta pressão. A mistura queima na saída do queimador; a admissão de ar e as condições de combustão precisam ser avaliadas conforme o equipamento e o conjunto do forno.

Normalmente, o fabricante especifica os BTUs que o maçarico produz para que seja feito o cálculo do número necessário para o seu forno. 

Cálculo de Consumo 

Para o cálculo de BTUs/h por pés cúbicos, temos a seguinte tabela:

Construção	Cone 06 Btu/H	Cone 6 Btu/H	Cone 10 Btu/H
Tijolo Refratário 22 cm	12.000-17.000	14.000-18.500	16.000-20.000
Tijolo Isolante 22 cm	6.000-10.000	8.000-13.000	10.000-16.000
Fibra Cerâmica 15 cm	4.000-6.000	6.000-8.000	7.000-10.000

Os valores mais altos de cada campo prevêem a queima entre 6 à 7 horas. As mais baixas, de 14 à 16 horas.

Como exemplo, digamos que queremos fazer um forno de 300 litros de volume interno. Convertendo em pés cúbicos, temos aproximadamente 10,60 pés cúbicos. Multiplicando 10,60 por 18.000 Btus (para queima em cone 10 em tempo médio), temos 190.800 Btus/h.

Dividindo esse valor pelo número de queimadores, obtemos o valor necessário para cada um.

190.800 dividido por 4 = 47.700 Btus/h por queimador. Um fabricante dá 70.000 Btus/h como capacidade máxima de seu queimador. Então essa quantidade de queimadores atende à demanda e ainda tem uma sobra. É sempre melhor majorar os cálculos a trabalhar com o equipamento no limite.

No próximo post, vou escrever sobre as técnicas construtivas para os fornos à gás. Até lá!

Fontes:

• Olsen, Frederick L. The Kiln Book. University of Pennsylvania Press.
• Kiln Building: LPG Burner Calculations. http://www.potterswithoutborders.com/2012/07/lpg-burner-calculations/
• Ward, Marc. Draft & Its Importance. Clay Times Jan. 1998. http://www.wardburner.com/draft.html