CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA UTILIZADA EM FORNOS CERÂMICOS
CARACTERIZAÇÃO DA BIOMASSA UTILIZADA EM FORNOS CERÂMICOS
Luis Ricardo Oliveira Santos1,2, Verônica Scarlet2, João Lúcio de Barros2, Mariana Provedel Martins2, Fabio Minoru Yamaji2
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2Universidade Federal de São Carlos – Campus Sorocaba
1. INTRODUÇÃO
Segundo o Balanço Energético Nacional referente a 2009, aproximadamente 47% da energia interna do Brasil são provenientes de fontes renováveis, dos quais 30% correspondem à energia proveniente de biomassa (BEM, 2010). Observa-se que no Brasil, uma parte de todo combustível primário consumido, é representada pela madeira cuja utilização no setor industrial pode ocorrer na forma direta (queima de lenha e resíduos de reflorestamentos) ou na forma indireta (transformação da madeira de reflorestamento ou de origem nativa em carvão vegetal). Na busca por uma fonte de energia e no aproveitamento de resíduos da indústria madeireira, visando a melhorias no processo produtivo, no caso das cerâmicas, tem-se optado pelo uso em seus fornos de materiais de fontes renováveis para geração de calor em seu processo de cura da argila em forma de bloco cerâmico. As indústrias ceramistas analisadas para este trabalho são cerâmicas vermelhas, este segmento caracteriza-se pela cor avermelhada de seus produtos, que são tijolos, blocos, telhas, tubos, lajes para forro, lajotas, vasos ornamentais, agregados leve de argila expandida e outros.
O objetivo deste trabalho consiste na análise dos materiais utilizados nas cerâmicas como fonte de energia, realizando assim um estudo comparativo entre os materiais utilizados nos fornos, a partir da comparação de três materiais distintos como: lenha, cavacos e serragem. As amostras coletadas foram de Eucalyptus spp (lenha e cavacos) e Pinus spp (serragem). Neste estudo realizaremos a caracterização física como: determinação do teor de umidade, densidade, teor de cinzas, teor de voláteis destes materiais.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A metodologia empregada consistiu em visitas às indústrias cerâmicas e coleta de material para caracterização. Determinou-se o teor de umidade
do lote através da diferença da massa inicial e massa seca de cada amostra submetida à secagem
na temperatura aproximada de 103 ± 2 °C, como determinado pela NBR 7190/97.
No formato de lenha cortou-se o material em formatos de anéis circulares, que após o corte foram pesados e colocados em estufa para a determinação do teor de umidade conforme norma. Determinou-se o volume saturado pelo método de deslocamento em água e pesadas em uma balança de 0,01 g de precisão, sendo a densidade básica das madeiras obtida pelo método descrito por Vital (1984). A determinação da densidade dos materiais serragem e cavacos tornou-se possível a partir do uso da proveta de volume de 2000 ml com seu peso determinado em balança, acrescentando-se os materiais na proveta até atingirem a marcação do volume total da proveta e então se medindo seu peso. Este procedimento foi realizado em triplicata e posteriormente realizou-se o cálculo das médias dos valores, obtendo assim os valores das densidades. Já o método de teor de cinzas, foi determinado conforme norma NBR 8112/83, adicionando-se os cadinhos de porcelana em forno mufla a 525ºC a 30 min. para calcinação do cadinho, após este processo colocou-se os cadinhos de porcelana em dissecador por 30min. Após este período fez-se a pesagem do cadinho e adicionou-se aproximadamente 1g de material, no qual o material foi adicionado ao forno mufla, regulado a uma temperatura de 750±10°C, durante 3 horas. O teor de voláteis foi realizado conforme procedimento, para este período fez-se a pesagem do cadinho com sua respectiva tampa e adicionou-se aproximadamente 1g de material, no qual o cadinho foi adicionado à beira da porta aberta do forno mufla por 3 min, após este período colocou-se este cadinho para dentro do forno a 900±10°C e realiza o fechamento do forno mufla pelo tempo de 7 minutos, após este procedimento, fez-se a retirada dos cadinhos e inseriu-se no dissecador e mantém as amostras por 30 minutos para resfriamento.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
O trabalho objetivou caracterizar os diferentes materiais utilizados como fonte de energia para as indústrias de cerâmicas, obedecendo-se às normas estabelecidas. A tabela 1 demonstra os valores comparativos dos teores de umidades e de densidade dos três materiais analisados.
Tabela 1: Valores de Teor de Umidade e densidade:
Tabela 1: Valores médios das amostras analisadas
Propriedades %TU Densidade (g/cm3)
Físicas
Serragem 83,24 0,307
Cavacos 53,61 0,281
Lenha (toras) 35,56 0,590
Pode se observar com base na tabela 1, que a serragem apresentou teor de umidade na base úmida de aproximadamente 83,24%, valor considerado elevado para fins de material de consumo para geração de energia. As amostras de cavaco apresentaram teor de umidade de 53,61% e a menor densidade 0,281g/cm3, devido a não conformidade do material e sua granulometria; já a lenha se mostrou com teor de umidade de 35,56% e apresentou maior densidade em comparação aos outros materiais no valor de 0,590g/cm3.
Tabela 2: Valores de Teor de cinzas, voláteis e carbono fixo:
Propriedades %Teor de Cinzas %Teor de Voláteis %Carbono Fixo
Físicas
Serragem 1,00 84,18 14,82
Cavacos 0,39 78,58 21,03
Lenha (toras) 0,88 80,59 18,53
Podemos observar que a tabela 2 apresenta um teor de voláteis para a serragem maior valor 84,18%, comparado com os demais materiais, já para % de carbono fixo os cavacos se apresentaram com valor de 21,03%. Isso o deixa interessante, pois combustíveis com alto índice de carbono fixo apresentam queima mais lenta.
4. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
Com base nos dados apresentados, foi possível observar que a serragem e os cavacos apresentaram teores de umidades elevados, sendo necessário para queima dos mesmos que uma parte da energia dos fornos seja utilizada para a secagem do material, para deste ponto em diante realizar a queima, acarretando assim um desperdício de energia. Já a lenha se mostrou com teor de umidade e com valores de densidade bastante aceitos pelas indústrias ceramistas, uma vez que o material com maior densidade apresenta maior volume para queima. Para os valores de teor de cinzas a serragem apresentou maior valor, sendo em alguns sistemas, pode ser um fator negativo, para o teor de carbono fixo o cavaco apresentou maior valor, valor este de interesse para fins energéticos. O uso da madeira (serragem, cavacos e lenha) como fonte de energia para as industriais cerâmicas, de modo geral está bem difundido, mas ainda os empresários do setor se deparam com a falta de dados e estudos relacionados ao setor ceramista. Visando preencher esta lacuna, este trabalho buscou caracterizar os materiais já utilizados nos meios cerâmicos, visando sanar à necessidade do setor na obtenção de dados, faz se necessário um estudo mais aprofundado das variáveis envolvidas neste processo produtivo. Com esta intenção iremos prosseguir com nossos estudos a fim de obtermos devidas respostas.
5. BIBLIOGRAFIA
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço energético nacional. Brasília, 1999. 153p.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Balanço energético nacional 2010: ano base 2009. Rio Janeiro. 2010. 276 p.
LOBÃO, M.S. et al. Caracterização das propriedades físico-mecânicas da madeira de eucalipto com diferentes densidades. Viçosa-MG, Sociedade de investigações florestais. v.28, n.6, p.889-894, 2004.
MOTTA. J. F.M. As matérias-primas cerâmicas. Parte I: O perfil das principais indústrias cerâmicas e seus produtos. Cerâmica industrial. 6 (2) Março/Abril, 2001.
SANTOS, G. M. Serragem e gás natural como fontes energéticas em fornos de túneis na indústria cerâmica vermelha. 8º Congresso de Engenharia e Ciências Térmicas. “ENCIT 2000”. Porto Alegre. 2000. Art. S20P02, 9P.
VITAL, B. R. Métodos de determinação da densidade da madeira. Viçosa, MG: Sociedade de investigações florestais, 1984. 21p.(Boletim Técnico, 1).