Forno





Um forno ( / k ɪ l n / ou / k ɪ l / ,  originalmente pronunciado "kill", com o "n" silencioso) é uma câmara termicamente isolada, um tipo de forno , que produz temperaturas suficientes para completar alguns processo, como endurecimento, secagem ou alterações químicas. Os fornos são usados ​​há milênios para transformar objetos feitos de barro em cerâmica , telhas e tijolos . Várias indústrias usam fornos rotativos para piroprocessamento - calcinar minérios, calcinar calcário paracal para cimento , e para transformar muitos outros materiais.

Etimologia e pronúncia 
A palavra forno desce do velho inglês cylene ( / ˈkylene / , que foi adaptado do latim culīna "cozinha, fogão, local de queima". Durante o Período da Média Inglesa, o "n" não foi pronunciado, como evidenciado por forno tendo sido frequentemente soletrado sem o "n", Outra palavra, "miln", um lugar onde o trigo é moído, também tinha um "n" silencioso. Considerando que a grafia de "miln" foi alterada para "mill" para coincidir com a sua pronúncia, "forno" manteve a sua ortografia, o que provavelmente levou a uma má pronúncia comum, que agora se tornou comumente usado. No entanto, existem pequenos bastiões onde a pronúncia original durou. Kiln, Mississippi, uma pequena cidade conhecida por seus fornos de secagem de madeira que antes serviam à indústria madeireira, ainda é chamada de "the Kill" pelos habitantes locais.

Inconscientemente, adicionando o "n" som no final do "forno" é devido a pessoas sendo introduzidas para a palavra através da linguagem escrita antes de nunca ouvir a pronúncia real. Os linguistas chamam esse fenômeno de "pronúncia de leitura", em que uma pronúncia incorreta é lida em voz alta, difundida, eventualmente relatada por dicionários, e "a pronúncia original, passada de pai para filho, de boca em orelha, para muitas gerações é perdida".
Foneticamente, o "ln" no "forno" é categorizado como dígrafo : uma combinação de duas letras que produzem apenas um som, como o "mn" em "hino". Das palavras inglesas como faladas e escritas para classes superiores por James A. Bowen 1900: "O digraph ln, n silencioso, ocorre no forno. Uma queda abaixo da estufa pode matá-lo."  Bowen estava apontando o fato humorístico de que "matar" e "forno" são homofones .

Usos de fornos 

Cerâmica a gás foi produzida por milhares de anos antes do primeiro forno conhecido, que data de cerca de 6000 aC, e foi encontrado no local de Yarim Tepe no Iraque moderno.  Os fornos neolíticos foram capazes de produzir temperaturas superiores a 900 ° C (1652 ° F).  Os usos incluem:

Recozimento , fusão e deformação de vidro ou fusão de tintas de óxido metálico na superfície do vidro
Tratamento térmico para peças metálicas
Cerâmica
Brickworks
Metal de fusão para fundição
Minério de fundição para extrair metal
Pirólise de materiais químicos
Calcário de aquecimento com argila na fabricação de cimento Portland , o forno de cimento
Calcário de aquecimento para produzir cal viva ou óxido de cálcio , o forno de cal
Gesso de aquecimento para fazer gesso de Paris
Para cremação (a alta temperatura)
Secagem de folhas de tabaco
Secagem de malte de cevada para fermentação e outras fermentações
Lúpulo de secagem para fabricação de cerveja (conhecido como forno de lúpulo ou oast house )
Secagem de milho (grão) antes da moagem ou armazenamento, às vezes chamado de forno de milho, forno de secagem de milho.
Secagem de madeira verde para que possa ser usada imediatamente
Secagem de madeira para uso como lenha
Aquecimento de madeira até o ponto de pirólise para produzir carvão
Fornos cerâmicos
Os fornos são uma parte essencial da fabricação de todas as cerâmicas. Cerâmicas requerem altas temperaturas, de modo que reações químicas e físicas ocorrerão para alterar permanentemente o corpo não queimado. No caso da cerâmica, os materiais argilosos são moldados, secos e depois queimados em um forno. As características finais são determinadas pela composição e preparação do corpo de argila e a temperatura na qual ele é queimado. Depois de um primeiro disparo, os esmaltes podem ser usados ​​e o artigo é queimado pela segunda vez para fundir o esmalte no corpo. Um terceiro disparo a uma temperatura mais baixa pode ser necessário para fixar a decoração do excesso de brilho. Os fornos modernos costumam ter sofisticados sistemas de controle elétrico para o regime de queima, embora os dispositivos pirométricos também sejam usados ​​com freqüência.

A argila consiste de partículas finas, relativamente fracas e porosas. A argila é combinada com outros minerais para criar um corpo de argila viável. Parte do processo de queima inclui sinterização . Isso aquece a argila até que as partículas parcialmente derretam e fluam juntas, criando uma massa única e forte, composta de uma fase vítrea intercalada com poros e material cristalino. Através do fogo, os poros são reduzidos em tamanho, fazendo com que o material encolha ligeiramente. Este material cristalino consiste predominantemente em óxidos de silício e alumínio .

Em termos mais amplos, existem dois tipos de fornos: intermitentes e contínuos, ambos compartilhando as mesmas características básicas de serem uma caixa isolada com uma temperatura interna controlada e atmosfera.

Um forno contínuo , às vezes chamado de forno de túnel , é uma estrutura longa na qual apenas a parte central é aquecida diretamente. A partir da entrada fria, o material é lentamente transportado através do forno, e sua temperatura é aumentada de forma constante à medida que se aproxima da parte central e mais quente do forno. De lá, continua através do forno, e a temperatura ambiente é reduzida até que saia do forno quase à temperatura ambiente. Um forno contínuo é energeticamente eficiente, porque o calor liberado durante o resfriamento é reciclado para pré-aquecer o material de entrada. Em alguns projetos, o material é deixado em um lugar, enquanto a zona de aquecimento se move através dele. Fornos neste tipo incluem:

Forno Hoffmann
Forno de Trincheira de Bull
Forno Habla (Zig-Zag)
Forno de rolos: Um tipo especial de forno, comum na fabricação de louças e azulejos, é o forno de rolos , no qual as peças colocadas nos bastões são transportadas através do forno em rolos.
No forno intermitente . a mercadoria a ser demitida é colocada no forno. O forno está fechado e a temperatura interna aumentou de acordo com um cronograma. Após a queima, o forno e o forno são resfriados. O ware é removido, o forno é limpo e o próximo ciclo começa. Estufas deste tipo incluem:

Forno de fixação
Forno de skov
Forno escocês
Forno de baixo
Shuttle Kilns: este é um forno de fundo de carro com uma porta em uma ou ambas as extremidades. Queimadores são posicionados em cima e em baixo em cada lado, criando um fluxo de ar circular turbulento. Este tipo de forno é geralmente um projeto multi-carro e é usado para processar whitewares, cerâmicas técnicas e refratários em lotes. Dependendo do tamanho e da massa do material, os fornos de vaivém podem ser equipados com dispositivos de movimentação de carros para transferir o material incendiado e não queimado para dentro e para fora do forno. Os fornos de transporte podem ser tanto updraft quanto downdraft no design. Um Forno Shuttle deriva seu nome do fato de que os carros do forno podem entrar em um forno de transporte a partir de qualquer extremidade do forno para processamento, enquanto um forno de túnel tem fluxo em apenas uma direção.
A tecnologia do forno é muito antiga. O desenvolvimento do forno a partir de uma simples vala de barro cheia de tachos e combustível, queima de covas , a métodos modernos aconteceu em etapas. Uma melhoria foi a construção de uma câmara de tiro em torno de panelas com defletores e um buraco de disparo. Este calor conservado. Uma chaminé melhora o fluxo de ar ou extrai o forno, queimando assim o combustível mais completamente.

A tecnologia dos fornos chineses sempre foi um fator-chave no desenvolvimento da cerâmica chinesa , e até os últimos séculos estava muito à frente de outras partes do mundo. Os chineses desenvolveram fornos eficientes capazes de disparar a cerca de 1.000 ° C antes de 2000 aC. Estes eram fornos de corrente ascendente, frequentemente construídos abaixo do solo. Dois tipos principais de forno foram desenvolvidos por volta de 200 dC e permaneceram em uso até os tempos modernos. Estes são os fornos de dragões do sul da China montanhosa, geralmente alimentados por madeira, compridos e finos e subindo a encosta, e o forno mantou em forma de ferradura das planícies do norte da China, menor e mais compacto. Ambos podiam produzir com segurança as temperaturas de até 1300 ° C ou mais necessárias para porcelana . No final Ming, o forno em forma de ovo ou zhenyao foi desenvolvido em Jingdezhen , mas usado principalmente lá. Isso foi uma espécie de compromisso entre os outros tipos e ofereceu locais na câmara de queima com uma gama de condições de queima.

Tanto a cerâmica romana antiga quanto a cerâmica medieval chinesa podiam ser cozidas em quantidades industriais, com dezenas de milhares de peças em um único fogo. Os primeiros exemplos de fornos mais simples encontrados na Grã - Bretanha incluem os que fizeram telhas durante a ocupação romana . Estes fornos foram construídos ao lado de uma encosta, de tal forma que um fogo poderia ser aceso no fundo e o calor subiria para dentro do forno.

Os fornos tradicionais incluem:

Forno de dragão do sul da China: fino e comprido, subindo uma encosta. Este tipo se espalhou para o resto do leste da Ásia dando o forno Anagama japonês, chegando via Coréia no século 5. Este forno geralmente consiste em uma câmara de queima longa, perfurada com portas menores de empilhamento de mercadorias em um lado, com uma fornalha em uma extremidade e uma chaminé na outra. O tempo de tiro pode variar de um dia a várias semanas. Os fornos tradicionais de anagama também são construídos em uma encosta para permitir um melhor calado. O forno japonês Noborigama é uma evolução do design do Anagama como um forno multi-câmara onde a madeira é empilhada da fornalha dianteira no início, então apenas através dos furos laterais com o benefício de ter ar aquecido até 600 ° C (1112 ° F) do fornalha dianteira, permitindo disparos mais eficientes.

Forno Khmer : bastante similar ao forno de Anagama ; no entanto, os fornos Khmer tradicionais tinham um telhado plano. Os fornos chineses, coreanos ou japoneses têm um telhado em arco. Estes tipos de forno variam em tamanho e podem medir dezenas de metros. O tempo de tiro também varia e pode durar vários dias.
Forno de garrafa : um tipo de forno intermitente, geralmente a carvão, usado antigamente na queima de cerâmica; tal forno era cercado por um casebre ou cone alto de tijolos, de formato típico de garrafa. O talher de mesa estava encerrado em caibros fireclay selados, já que o calor e a fumaça dos fogos passavam pelo forno e seriam queimados a temperaturas de até 1.400 ° C (2.552 ° F).
Forno de biscoito : O primeiro cozimento ocorreria no forno de biscoitos
Forno Glost : O biscoito era esmaltado e recebia um segundo brilho nos fornos glost maiores.
Mantou forno do norte da China, menor e mais compacto do que o forno de dragão.
Forno de mufla : Este foi usado para queimar a decoração de super-esmalte, a uma temperatura inferior a 800 ° C (1,472 ° F). Nesses fornos frios, a fumaça dos fogos passava através das chaminés do lado de fora do forno.
Forno de arco de catenária : Normalmente usado para o cozimento de cerâmica usando sal , estes por sua forma (um arco de catenária ) tendem a manter sua forma durante ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento, enquanto outros tipos exigem extensos suportes de metal.
Forno de Sèvres : inventado em Sèvres, França, gerou eficientemente altas temperaturas de 1.240 ° C (2.264 ° F) para produzir corpos cerâmicos impermeáveis ​​e esmaltes fáceis de obter. Possui um projeto de baixo perfil que produz alta temperatura em menor tempo, mesmo com queima de lenha.
Bourry box kiln , semelhante ao anterior.

Fornos modernos 

Com a era industrial , os fornos foram projetados para usar eletricidade e combustíveis mais refinados, incluindo gás natural e propano . Muitos grandes fornos industriais de cerâmica usam gás natural, pois geralmente são limpos, eficientes e fáceis de controlar. Fornos modernos podem ser equipados com controles computadorizados, permitindo ajustes finos durante a queima. Um usuário pode optar por controlar a taxa de subida ou rampa de temperatura , manter ou absorver a temperatura em qualquer ponto determinado ou controlar a taxa de resfriamento. Tanto os fornos elétricos quanto os de gás são comuns para produção de menor escala na indústria e artesanato, trabalhos artesanais e esculturais.

A temperatura de alguns fornos é controlada por cones pirométricos - dispositivos que começam a derreter a temperaturas específicas.

Os fornos modernos incluem:

Forno de retorta : um tipo de forno que pode atingir temperaturas de cerca de 1.500 ° C (2.732 ° F) por longos períodos de tempo. Normalmente, esses fornos são usados ​​em fins industriais e possuem carros de carregamento móveis que compõem o fundo e a porta do forno.
Fornos elétricos : os fornos operados por eletricidade foram desenvolvidos no século 20, principalmente para uso em menor escala, como em escolas, universidades e centros de recreação. A atmosfera na maioria dos projetos de fornos elétricos é rica em oxigênio , já que não há chama aberta para consumir moléculas de oxigênio. No entanto, condições redutoras podem ser criadas com a entrada de gás apropriada ou usando os saggars de uma maneira particular.
Forno Feller : trouxe design contemporâneo para a queima de madeira, reutilizando o gás não queimado da chaminé para aquecer o ar de entrada antes de entrar na fornalha. Isso leva a um ciclo de queima ainda menor e menor consumo de lenha. Este projeto requer ventilação externa para evitar que o radiador da chaminé derreta, sendo tipicamente em metal. O resultado é um forno de madeira muito eficiente que dispara um metro cúbico de cerâmica com um metro cúbico de madeira.

Queima assistida por microondas : esta técnica combina energia de microondas com fontes de energia mais convencionais, como gás radiante ou aquecimento elétrico, para processar materiais cerâmicos até as altas temperaturas exigidas. A queima assistida por microondas oferece benefícios econômicos significativos.
Forno top-hat : um forno intermitente de um tipo usado às vezes para atear fogo na cerâmica. O artigo é colocado em uma lareira refratária sobre a qual uma tampa em forma de caixa é abaixada.
Forno de secagem de madeira

A madeira verde que vem diretamente da árvore abatida tem um teor de umidade muito alto para ser útil comercialmente e apodrece, deforma e racha. Tanto madeiras duras como madeira macia devem ser deixadas a secar até que o teor de umidade esteja entre 18% e 8%. Este pode ser um processo longo, ou é acelerado pelo uso de um forno. Uma variedade de tecnologias de fornos existem hoje: convencional, desumidificação, solar, vácuo e radiofreqüência.

Os fornos secos de madeira convencionais  são de tipo compactado (side-loader) ou de via (tram). A maioria de madeira fornos de madeira são fornos side-loader em que empilhadeiras são usados para carregar pacotes de madeira serrada no forno. A maioria dos fornos de fibra longa são tipos de trilhos nos quais a madeira (EUA: "madeira serrada") é carregada em carros de forno / esteira para o carregamento do forno. Os modernos fornos convencionais de alta temperatura e alta velocidade do ar normalmente podem secar a madeira verde de 1 polegada de espessura (25 mm) em 10 horas até um teor de umidade de 18%. No entanto, o Red Oak verde de 1 polegada de espessura requer cerca de 28 dias para secar até um teor de umidade de 8%.
O calor é tipicamente introduzido através do vapor que passa através de trocadores de calor de aletas / tubos controlados por válvulas pneumáticas on / off. A umidade é removida por um sistema de ventilação, cujo layout específico é geralmente específico de um determinado fabricante. Em geral, o ar frio e seco é introduzido em uma extremidade do forno, enquanto o ar úmido e quente é expelido no outro. Os fornos convencionais de madeira dura também exigem a introdução de umidade por meio de sistemas de nebulização a vapor ou por nebulização de água fria, para evitar que a umidade relativa do forno caia durante o ciclo de secagem. Normalmente, as direções dos ventiladores são invertidas periodicamente para garantir a secagem uniforme das cargas maiores do forno.
A maioria dos fornos de fibra longa opera abaixo de 115 ° C (239 ° F) de temperatura. Horários de secagem em fornos de madeira dura normalmente mantêm a temperatura do bulbo seco abaixo de 80 ° C (176 ° F). Espécies difíceis de secar não podem exceder. 60 ° C (140 ° F)
Os fornos de desumidificação são semelhantes a outros fornos na construção básica e os tempos de secagem são geralmente comparáveis. O calor vem principalmente de uma unidade de desumidificação integral que também remove umidade. O calor auxiliar é freqüentemente fornecido no início do cronograma para suplementar o desumidificador.
Os fornos solares são fornos convencionais, normalmente construídos por hobistas para manter baixos os custos iniciais de investimento. O calor é fornecido através da radiação solar, enquanto a circulação interna do ar é tipicamente passiva.

Fornos de vácuo e frequência de rádioreduza a pressão do ar para tentar acelerar o processo de secagem. Uma variedade dessas tecnologias de vácuo existe, variando principalmente no método que o calor é introduzido na carga de madeira. Os fornos a vácuo de água quente usam placas de aquecimento de alumínio com a água circulando como fonte de calor, e normalmente operam com pressão absoluta significativamente reduzida. O descontínuo e o SSV (vapor superaquecido) usam a pressão da atmosfera para introduzir calor na carga do forno. Toda a carga do forno chega à pressão atmosférica total, o ar na câmara é então aquecido e, finalmente, um vácuo é puxado à medida que a carga esfria. O SSV é executado em atmosferas parciais, tipicamente em torno de 1/3 da pressão atmosférica total,
A economia de diferentes tecnologias de secagem de madeira baseia-se nos custos totais de energia, capital, seguro / risco, impactos ambientais, mão-de-obra, manutenção e degradação do produto. Esses custos, que podem ser uma parte significativa dos custos da fábrica, envolvem o impacto diferencial da presença de equipamentos de secagem em uma planta específica. Cada equipamento do aparador verde para o sistema de alimentação na plaina faz parte do "sistema de secagem". Os custos reais do sistema de secagem só podem ser determinados quando se comparam os custos totais da planta e os riscos com e sem secagem.

A lenha secada em fornos foi pioneira durante os anos 80, e mais tarde foi adotada extensivamente na Europa devido aos benefícios econômicos e práticos de vender madeira com um menor teor de umidade.

As emissões atmosféricas totais (nocivas) produzidas pelos fornos de madeira, incluindo a sua fonte de calor, podem ser significativas. Normalmente, quanto maior a temperatura na qual o forno opera, maior a quantidade de emissões produzidas (por quilo de água removida). Isto é especialmente verdadeiro na secagem de folheados finos e na secagem a alta temperatura de madeiras macias.

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