Olá pessoal! Hoje gostaria de abordar um tema para aqueles que desejam construir seus próprios fornos. O forno à gás apresenta uma série de vantagens em relação aos fornos à lenha, dentre os quais o fato de não emitirem fumaça, podendo ser colocados em áreas mais densamente habitadas sem causar incômodos à vizinhança. Ao mesmo tempo, são mais fáceis de serem construídos que os elétricos por ter o sistema de queima muito mais simplificado já que são usados os maçaricos.

Dentre os modelos de fornos à gás, destaco o de ar forçado para baixo que, como o nome diz, direciona o ar para baixo, fazendo com que as chamas percorram todo o forno, sendo mais eficientes em termos de gasto de energia. As chamas saem dos maçaricos e são direcionadas para o topo da câmara do forno. Como a entrada da chaminé encontra-se na parte inferior, o ar aquecido tem que descer, percorrendo as peças e conservando assim o calor. O ceramista controla a razão do fluxo desse ar com uma peça conhecida como damper. Ela normalmente é um pedaço de prateleira que é colocada na saída da chaminé. Quando o fluxo é muito baixo, é deslizada essa prateleira para fora, aumentando a vazão de exaustão. Quando o fluxo é muito alto, o damper é usado para obstruir o fluxo de ar de saída pela chaminé.

Forno com fluxo de ar forçado para baixo (downdraft)

Princípios Gerais de Desenho

Os construtores de fornos perceberam que existem conceitos gerais que devem ser observados na criação de fornos cerâmicos. Descrevo abaixo os pontos principais que devem ser tomados em consideração na elaboração dos fornos:

  • O primeiro princípio diz que o cubo é o melhor formato para o formato de um forno. Quando a altura da câmara do forno é aumentada, saindo da razão igual à largura, mais desigual fica a temperatura entre a base e as prateleiras superiores do forno. No caso dos fornos de ar forçados para baixo, todo o volume do forno deve estar inscrito nesse cubo. A profundidade do forno não depende dessa relação entre a altura e largura, sendo que o forno pode ter um formato de túnel sem detrimento da eficiência geral da queima. 
relação de altura e largura em um forno de ar forçado para baixo
  • 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.
  • Para os fornos a gás, deixe um espaço de 12 cm nas laterais internas do forno para o fluxo de ar e combustão do gás.
  • A área total da saída da chaminé deve ser igual ou maior que a soma das áreas das entradas de ar. O número de entradas de ar vai depender do números de maçaricos usados e consequentemente do tamanho da câmara e a temperatura desejada. Quanto maior o volume, mais queimadores serão necessários para atingir a temperatura. Como o ar é forçado para dentro da câmara de gás, a entrada para os queimadores deve ter somente um diâmetro um pouco maior que a boca do maçarico.
  • Para fornos à gás, a chaminé tem o papel de exaustão de gases e partículas tóxicas. Sua função como promovedora de fluxo de ar dentro da câmara não é tão necessária quanto os fornos à lenha já que os maçaricos injetam ar pela pressão existente no botijão de gás. De qualquer forma, existe um cálculo da altura da chaminé multiplicando a altura interna da câmara por 3 mais 1/3 da largura interna da câmara como empuxo linear (largura essa que vai desde a parede interna da câmara até a parede interna da chaminé).

Funcionamento do Maçarico

Os maçaricos usados pelos construtores de fornos cerâmicos são bem simples. Eles possuem um orifício e uma câmara onde o gás é misturado com o ar em alta pressão.  A própria pressão do gás encarrega-se de puxar o ar para dentro da câmara. Esse fenômeno chama-se efeito Venturi. Essa mistura de ar e gás é queimado na ponta do queimador e aquece o forno. Podemos regular a mistura de ar e combustível através de um regulador que fica na base do maçarico, fazendo com que a queima seja o mais eficiente possível.

queimador atmosférico à gás

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