FORNO DE CARVÃO: Como construir e adaptar para uma produção ecológica

Neste artigo épico você irá aprender algumas dicas essenciais de como construir um forno de carvão.

  • Keywords: forno de carvão, como construir um forno de carvão sao queimador de gases de carbonização, controle de poluição em carvoarias, incineração de fumaça de carbonização, carvão ecológico, fábrica de carvão etc.
Escrito por : Daniel Camara Barcellos email: daniel.barcellos@live.com
 

O que é um forno de carvão?

Um forno de carvão é um equipamento utilizado para converter biomassa (madeira ou outro material lignocelulósico) em carvão vegetal.

Existem inúmeros modelos de fornos de carvão:

  • Temos os famosos fornos circulares geralmente apelidados de “forno rabo quente.”
  • Temos os famosos fornos retangulares comumente usados em larga escala produtiva
  • Temos o famoso forno container que foi o primeiro forno que permitiu a queima de fumaça de carbonização no Brasil
  • Temos o promissor forno isomóvel que é uma tecnologia híbrida com unidades comerciais em andamento.
  • Temos ainda outros fornos famosos como DPC, Ondatec, retorta contínua, etc.

O forno de carvão podem ser classificado no grupo dos fornos de alvenaria tradicionais ou no grupo das novas tecnologias promissoras

Detalhes sobre os modelos de forno de carvão de alvenaria podem ser vistos no artigo como é produzido carvão vegetal em fornos de alvenaria.

O forno de carvão de alvenaria representa atualmente mais de 95% da base produtiva brasileira.

As tecnologias promissoras de forno de carvão que se estendem além dos tradicionais fornos de alvenaria podem ser vistas no artigo Fábrica de carvão ecológica do futuro: Como Será?

Como deve ser um forno de carvão ecológico?

O forno de carvão ecológico deve possibilitar a captura dos gases de carbonização facilmente.

O arranjo dos fornos de carvão ecológico em uma praça deve ser planejado em torno de um equipamento denominado queimador de fumaça.

No artigo como projetar uma queimador de fumaça apresento a você um passo passo essencial para ter uma unidade ecológica de carvão eficiente.

O forno de carvão deve ter um controle operacional eficiente e simples.

O forno de carvão ecológico deve ser construído com materiais adequados.

A carbonização da madeira é um processo complexo e o forno de carvão deve ser capaz de resistir às grandes variações inerentes do próprio processo.

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As ETAPAS CONSTRUTIVAS de um forno de carvão ecológico

O forno de carvão precisa ser construído a partir de alguns preceitos e conceitos.

Passo 01 – Ter o PROJETO EXECUTIVO do seu forno de carvão ecológico

O primeiro passo para construir um forno de carvão ecológico é ter o projeto executivo em mãos

Pode ser um modelo simples como um forno de carvão circular de alvenaria ou  um modelo complexo como o forno de carvão tipo container.

Com o projeto executivo do forno de carvão fica fácil de passarmos para o próximo passo que é o de estabelecermos um cronograma de implantação.

No projeto executivo é necessário alguns detalhes que chamo a atenção a você aqui:

  1. Um modelo de forno de carvão ecológico tem que estar preparado para receber tecnologias acessórias como resfriadores, secadores ou mesmo automação dentre outras tecnologias
  2. Um forno de carvão ecológico tem que ter facilidade de resfriamento.
  3. Um forno de carvão ecológico tem que ter capacidade de suportar variações de umidade da matéria prima.
  4. Um forno de carvão ecológico tem que ter facilidade de captação de gases e facilidade de controle da carbonização.

São detalhes que precisam estar no projeto e que permitem irmos para o próximo passo que é…

Passo 02 – Ter um CRONOGRAMA EXECUTIVO dos fornos de carvão

Alguns modelos de forno de carvão são construídos muito rapidamente.= outro nem tanto.

Quando a quantidade de fornos de carvão é grande, usar gabaritos construtivos é uma excelente idéia.

Ter o cronograma executivo com a lista de materiais construtivos e os tempos construtivos de cada forno de carvão é importante.

Todo forno de carvão terá uma sequência óbvia construtiva:

  1. Preparo do piso
  2. Fundação
  3. Estruturas de suporte lateral
  4. Controladores de ar (Câmaras, mini câmaras, tatus), etc.)
  5. Parede (sistema isolante)
  6. Copa
  7. Porta
  8. Chaminé de fumaça de carbonização

Independente do modelo ele deve estar inserido dentro do modelo de fábrica de carvão ecológico escolhido.

Leia o artigo como construir uma fábrica de carvão ecológica do zero para ter mais detalhes sobre implantação construtiva de fornos de carvão.

Passo 2B – Implantação dos FORNOS DE CARBONIZAÇÃO da sua fábrica de carvão  

Agora chegou o momento chave: construir seu primeiro forno de carvão ecológico.

Independente da tecnologia de forno adotada alguns cuidados devem ser tomados na implantação de cada modelo de forno.

Conforme artigo como construir uma fábrica de carvão do zero alguns pontos básicos já estarão resolvidos a saber:

  1. Piso nivelado e compactado permitindo a construção sobre uma estrutura rígida
  2. Drenagem adequada que protege e facilita a execução das atividades mesmo em períodos chuvosos
  3. Rede hidráulica instalada que permite o fornecimento de água para preparo das argamassas dos fornos e suas estruturas de suporte
  4. Rede elétrica  que permite o uso de equipamentos como betoneiras e outros equipamentos elétricos.
  5. Formas que ajudam e aceleram a execução construtiva dos fornos.

Sendo que o primeiro cuidado é…

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Passo 3 – Implantação da fundação de um forno de carvão

A execução da fundação de um forno de carvão é um ponto chave.

Teremos diferentes modelos de fundação em função dos diferentes modelos de um forno de carvão

No caso de um forno de carvão modelo retangular seria bom contratar uma empresa de engenharia com experiência para fornecer o projeto de acordo com o tamanho do equipamento e tipo de solo.

Solos arenosos irão definir um modelo diferente de fundação para solos argilosos, então bastante atenção a este ponto.

No caso de um forno de carvão de alvenaria modelo circular, a fundação é muito simples e quando é um modelo de pequenas dimensões, basta nivelamento e compactação do solo.

A base pode ser feita neste modelo circular com os próprios tijolos de alvenaria.

No caso do forno container e forno isomóvel dependerá das dimensões  do forno, e um projeto mais detalhado executivo deve ser exigido do fornecedor.

Mas lembre-se de uma coisa, independente do forno a fundação deve ser muito bem projetada e construída.

A sequência padrão de implantação da fundação de um forno de carvão é:

  1. Marcação de toda a fundação do forno (sapatas e vigas)
  2. Nivelamento com mangueira de nível das sapatas
  3. Escavação do piso um pouco além da profundidade especificada no projeto
  4. Compactação o fundo da sapata escavada com compactador vibratório
  5. Colocação pedras marroadas de grandes dimensões até a altura de referência do projeto como um reforço de fundação.
  6. Colocação do projeto de aço (amarração) conforme especificação do projeto
  7. Concretagem da fundação.
  8. Escavação e concretagem das vigas de amarração das sapatas.

Com a fundação de um forno de carvão pronta vamos para o’próximo passo que é

Passo 4 – Implantação das estruturas de um forno de carvão

As estruturas de um forno de carvão consistem dos pilares, vigas e amarrações que garantem a forma do seu equipamento.

Em praticamente qualquer modelo de forno de carvão a ser utilizado na sua fábrica de carvão existe uma regra de ouro

A regra de ouro éos elementos estruturais (vigas pilares, amarrações, etc.)  devem se localizar predominantemente nas faces externas do equipamento.

Ao localizar estruturas de amarração externamente você diminui o efeito do calor, dos vapores ácidos da carbonização, dos gases não condensáveis de carbonização e gases de combustão que poderiam deteriorar rapidamente a estrutura do equipamento.

Concreto e aço são geralmente passivos de deterioração rápida em contato com o processo de carbonização e quase sempre estes materiais são estruturais.

A externalização de estruturas garante aumento de vida útil considerável nestas partes.

Se possível deve haver algumas conexões externas de ajuste como roscas para reforçar travamentos específicos do forno de carvão.

Estruturar de forma INTELIGENTE um forno de carbonização na sua fábrica de carvão é essencial para estender a vida útil do equipamento.

Com a estrutura da fundação de um forno de carvão vamos para o proximo passo que é…

Passo 5 – Implantação do sistema de isolamento de um forno de carvão

O sistema de isolamento de um forno deve ser suficiente para evitar perda de calor durante a fase de carbonização.

No caso de fornos de carbonização com sistema de isolamento de alvenaria nós temos referências de mercado com uma boa eficiência para:

  • Parede de ½ tijolo cerâmico (10 cm)  para pequenos fornos de até 3,5 metros de diâmetro em fornos circulares
  • Parede de 1 tijolo cerâmico (20 cm) para fornos acima de 3,5 metros de diâmetro de diâmetro na parede e ½ tijolo (10 cm) para a copa do forno para fornos circulares.
  • Parede de 1 tijolo cerâmico (20 cm) para fornos retangulares, tanto na parede quanto na copa para fornos retangulares
  • Parede de 1 ½ tijolo cerâmico (30 cm) na base de fornos retangulares de maior porte até 50% da sua altura e o restante do forno com 1 tijolo cerâmico para fornos retangulares

Existem opiniões divergentes quanto a amarração dos tijolos nos fornos de carvão de alvenaria, logo recomenda-se bom senso neste quesito e consulta de profissionais com experiência

No caso de fornos metálicos ou híbridos como isomóvel e container o sistema de isolamento pode ser fibra cerâmica, lã de rocha ou vidro, ou outro material inerte.

Para todos os casos a temperatura do forno na sua face externa na fase mais quente não deve ultrapassar valores na superfície acima de 50-60 graus celsius na sua fase final de carbonização.

Caso contrário a perda de calor irá refletir em redução no rendimento em carvão e irá prejudicar a conversão final da sua fábrica de carvão.

Com o seu sistema de isolamento do forno de carvão implantado vamos ao próximo passo que é…

Passo 6 – Implantação da porta do forno de carvão

Na sua fábrica de carvão as portas do seu equipamento são pontos críticos.

Quase sempre a vida útil de uma porta é bem inferior a vida útil do sistema de isolamento de um forno.

Isso acontece por dois motivos:

  1. É uma parte móvel e partes móveis tendem a naturalmente durar menos tempo devido a movimentação que gera esforços físicos de tração, compressão e flexão.
  2. É um parte sujeita a entrada de ar que provoca zonas de combustão (temperatura de 800-1000 graus celsius) versus as temperaturas médias de carbonização no forno (temperatura no máximo de 400 graus celsius).

As portas de um forno de carvão podem ser:

  • Metálicas estruturadas
  • Metálicas revestidas com concreto refratário
  • Metálicas revestidas com fibra cerâmica
  • Concreto leve com argila expandida

As portas tendem também a ter um custo elevado no orçamento global de um forno, mas esteja atento a ter um projeto de qualidade e com custo acessível em função da tecnologia.

Na sua fábrica de carvão é bom ter algumas portas reservas para substituição rápida em caso de problemas.

Existem duas linhas: ter portas de baixo custo com substituição frequente ou portas de alto custo com baixo percentual de substituição.

Isso dependerá da sua análise de custo e benefício.

Com suas portas instaladas no forno de carvão o próximo passo é…

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Passo 7 – Implantação dos sistemas de entrada de ar e saída de fumaça do forno de carvão.

Em cada forno de carvão a condução da carbonização acontece pelos sistemas de entrada de ar e saída de gases de carbonização (chaminé).

Cada válvula de entrada de ar no forno é um ponto crítico.

Essa válvula de entrada de ar pode estar na forma de uma câmara, mini câmara ou tatu para fornos de alvenaria e modelos como isomóvel.

No caso de forno container a entrada de ar acontece na tampa inferior do equipamento.

O fato de ser uma entrada de ar gera as chamadas zonas de combustão que elevam a temperatura a cerca de 800-1.000 graus celsius.

São literalmente zonas de “maçarico” que precisam de materiais construtivos mais nobres como tijolos refratários e/ou aços especiais (se metálicos).

Essas regiões precisam também de uma manutenção maior assim como a porta de forno de carvão.

Importante na sua fábrica de carvão ter estoque de peças ou materiais para manutenção destas regiões regularmente.

O mesmo se aplica a chaminé, mais com um grau de degradação inferior aos das entradas de ar.

A chaminé deve ter as dimensões adequadas ao projeto, permitir fácil limpeza e fácil substituição de peças.

Um problema comum em chaminés é entupir com alcatrão.

Comumente vi ao longo dos meus anos como profissional problemas frequentes de chaminés de um forno de carvão subdimensionadas.

Tanto as entradas de ar quanto às saídas de fumaça devem estar pré-dispostas a poder receber tecnologias de automação que deve muito em breve começar a atuar de forma consistente nas fábricas de carvão vegetal.

Conclusões

Chegamos ao fim de mais um artigo épico, você pode rapidamente aprender sobre como construir um forno de carvão de maneira clara e prática.

Lembre de sempre checar os 07 passos na construção de um forno de carvão

  1. Projetos executivos
  2. Cronograma executivo
  3. Fundação do forno
  4. Estruturas de suporte
  5. Isolamento térmico
  6. Portas
  7. Entradas de ar e saída de gases

No entanto o próximo passo é operar de forma eficiente seu forno de carvão.

Iremos lhe ensinar nos próximos artigos e vídeos produzidos como fazer carvão vegetal em diferentes tecnologias.

Iremos dar dicas em como operar um forno de carvão:

  • Com exaustão forçada
  • Com tatus e mini câmaras
  • Com câmaras
  • Outros métodos

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Informações sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

Sobre o Autor

Daniel Camara Barcellos,é especialista em Energia de Biomassa e têm estudado a melhor forma de AJUDAR PESSOAS  a projetarem construírem e operarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

Engenheiro Florestal formado na Universidade Federal de Viçosa com especialização em Fontes Alternativas de Energia, Mestrado e Doutorado em Energia de Biomassa.

NOS ÚLTIMOS 20 ANOS já ajudou inúmeras empresas e pessoas a desenvolverem e instalarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

A partir dos  RESULTADOS COMPROVADOS de unidades sustentáveis  tem como perspectiva de mudar a péssima imagem da produção de carvão vegetal e ajudar a você a  alcançar as habilidades necessárias para produzir carvão ecológico.

Com sua recente formação em Coach tem treinado de forma muito mais efetiva os alunos da fórmula da carvoaria perfeita.

Destina 10% da renda angariada pelos seus treinamentos para AJUDAR CRIANÇAS e famílias de baixa renda a partir da EDUCAÇÃO a se desenvolverem como indivíduos e assim se propiciarem a terem uma VIDA MAIS ABUNDANTE !

Sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA  é a metodologia definitiva de produzir carvão vegetal de forma ECOLÓGICA.

A Fórmula da Carvoaria Perfeita é um treinamento avançado que objetiva treinar pessoas para se tornarem “Experts” em produção de carvão ecológico e se tornarem conhecedores da sabedoria da FÓRMULA ECOLÓGICA DE PRODUÇÃO CARVÃO VEGETAL.

Este  treinamento avançado é único no mundo. Apenas um grupo seleto de pessoas conhecem a fórmula e usufruem do poder da sua transformação.

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA tem transformado vidas e negócios e tem ajudado o segmento a mudar a imagem da produção de carvão vegetal.

Acesse  http://carvoariaperfeita.com e saiba mais.

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Escrito por : Daniel Camara Barcellos email: daniel.barcellos@live.com

O roteiro do artigo

Veja o roteiro do que você vai aprender em mais este artigo épico

O que é uma fábrica de carvão ecológico?

Um exemplo de empirismo produtivo de carvão vegetal

O que é uma fábrica de carvão ecológico?

Uma fábrica de carvão ecológico é uma unidade de produção de carvão vegetal que não emite poluição danosa ao meio ambiente e as pessoas.

Uma fábrica de carvão deve evitar os erros mais comuns em um projeto de queimador de fumaça conforme artigo que já discutimos anteriormente no artigo os 08 erros comuns num projeto de queimador de fumaça.

Uma unidade ecológica deve ter um projeto bem definido desenhado conforme demandas e objetivos conforme o artigo História do Zé do Carvão em outro artigo publicado.

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Um exemplo de empirismo produtivo de carvão vegetal 

logística de madeira

Em uma das minhas visitas profissionais numa região montanhosa no estado de Minas Gerais puder verificar algumas vezes fornos colocados no talhão de madeira de maneira dispersa.

Havia se construído um forno de carvão aqui, outro ali… no meio da floresta cortada….

Numa primeira observação perguntei: “Quem foi o doido que fez isso?”

Eram cerca de 08 pequenos fornos dispersos em todo talhão de madeira.

Resolvi então analisar o porquê e… deveria haver uma razão mais profunda…

Pude perceber que se tratava de um projeto de produção de carvão completamente manual.

O transporte da lenha cortada, a sua carbonização e a descarga do carvão eram realizados por uma única pessoa com recursos escassos.

Foi quando mudei a minha concepção: “O doido que fez isso foi genial…”

Em uma breve análise pude perceber que essa era uma estratégia inteligente uma vez que minimizava a transporte de madeira ao máximo.

Para aquelas condições o bom senso do produtor de carvão havia verificado que o maior custo de tempo e esforço se dava no transporte da lenha.

Qual a solução? Reduzir o tempo e a energia na logística da madeira…

A LÓGICA de uma fábrica de carvão ecológica 

Existe uma lógica para unidade de produção de carvão que é significativa e importante de ser considerada assim como no exemplo acima.

Quanto menor a distância entre unidades produtivas (fornos) mais fácil é o controle do processo e o controle da poluição emitida dos fornos.

Se aumentamos a distância física entre fornos aumentamos a dificuldade e os custos de se controlar a poluição.

A lógica é simples: “reduza ao máximo o transporte da fumaça”, analogamente a lógica daquele produtor que era “reduza ao máximo o transporte de madeira”

É praticamente impossível no exemplo acima citado do interior do Estado de Minas Gerais criar mecanismos de controle de poluição eficientes, considerando aquelas condições.

Se o custo de logística de madeira é elevado deve-se pensar na estratégia de pequena(s) fábrica(s) de carvão planejadas, buscando relação custo benefício transporte de madeira e transporte de fumaça..

As ETAPAS CONSTRUTIVAS de uma fábrica de carvão ecológica 

Existe etapas construtiva bem claras para para uma fábrica de carvão vegetal que funciona.

Iremos agora lhe apresentar um passo a passo de como realmente construir uma fábrica de carvão ecológica!

Siga estes passos e esteja atento às observações, elas irão encurtar seu percurso para resultados altamente satisfatórios na sua produção ecológica de carvão vegetal.

Na minha experiência profissional pude verificar erros em diversos destes passos que custaram muito a clientes e não clientes.

E isso aconteceu com muitas empresas, eu diria que 95% erraram em algum momento, mesmo  muitas delas tendo elevado Know How no segmento.

Esteja preparado para estar entre os 5% que mais acertam em produção de carvão vegetal.

Então, vamos a primeira etapa que é…

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Etapa 01 – Ter o PROJETO EXECUTIVO da sua fábrica de carvão em mãos 

É possível construir uma fábrica de carvão sem ter um projeto?

Eu diria que sim, mas sabe o que vai acontecer? Não vai funcionar…

Existem alguns projetos fundamentais que precisam estar em suas mãos para que uma unidade ecológica seja completamente funcional.

Você está na fase da ação e não da decisão em que precisa pensar ainda. O seu roteiro deve estar em suas mãos em nível de detalhes suficientes.

O seu roteiro é o projeto executivo da sua fábrica de carvão colocados em papel.

Estes projetos precisam estar num nível detalhes suficiente que demandem o mínimo de esforço mental a equipe executiva da fábrica de carvão.

Mais que projetos são estes? Listo abaixo os principais projetos….

Lista de projetos para uma fábrica de carvão vegetal

  • Projeto Topográfico
  • Terraplanagem com cortes e aterros
  • Compactação de declividade
  • Drenagem de águas pluviais
  • Hidráulico
  • Elétrico
  • Projeto de fornos
  • Projeto do queimador
  • Projeto de estruturas
  • escritório, refeitório, sanitários,
  • central de barrela
  • acertador de gaiola
  • oficina de máquinas
  • almoxarifado.
  • estacionamento de máquinas, veículos pequenos e  veículos grandes

Com sua fábrica de carvão ecológica completamente idealizada e registrada em papel com dimensões o seu sonho começa a ganhar forma.

Agora é o momento de construir o sonho da sua unidade ecológica e o próximo passo é….

Etapa 02 – Ter um CRONOGRAMA EXECUTIVO de implantação da sua fábrica de carvão 

A esta altura do campeonato além de todos os projetos de sua fábrica de carvão vegetal, você terá uma lista de material e uma previsão de mão de obra para construí-la.

Importante agora é que coloque no tempo a execução das suas atividades e verifique se está coerente.

O cronograma executivo pode ser estar em uma planilha de cálculo (excel ou similar) ou através de um programa de gestão de obras (project ou similar).

Não é uma tarefa simples, é uma tarefa de antecipação e planejamento que exige um esforço concentrado.

Importante que o fluxo de materiais e pessoas no tempo de execução esteja bem projetado.

A quantidade de pessoas e materiais deve estar compatíveis com a evolução da obra da sua fábrica de carvão.

Com o cronograma executivo da sua fábrica de carvão vegetal começamos a agir de forma sistemática e efetiva

Essa ação envolve contratação de pessoas de forma sistemática de acordo com o plano de execução da fábrica de carvão.

A compra de materiais, aluguel de equipamentos e toda logística operacional deve ser bem planejada e com acompanhamento constante.

Mas qual deve ser a sequência correta de implantação da fábrica de carvão?

A próxima etapa da construção da sua unidade ecológica de carvão vegetal é o…

Etapa 03 – PREPARO DO TERRENO da fábrica de carvão 

Fique muito atento nesta etapa.

Eu dira que 80% das pessoas ou empresas começam fazendo errado.

O primeiro erro é de projeto, de fazer um projeto inadequado as operações robustas e pesadas que haverá na praça produtiva da fábrica de carvão vegetal.

O segundo erro são de procedimentos executivos que tendem a ser simplificados, geralmente feitos abaixo da qualidade recomendada.

Importante destacar que todas estruturas estarão sobre o terreno escolhido e se for feito de maneira inadequada todo investimento pode ser comprometido.

E na minha experiência profissional já vi perda completa de ativos de investimento por errarem nesta fase.

No preparo da área da fábrica de carvão a primeiro subetapa é…

Etapa 3.1 – Retirada da vegetação e material orgânico do terreno

Como procedimento padrão a primeira coisa a se fazer é remover toda a vegetação existente acima e abaixo do solo.

Existindo raízes de árvores, as mesmas também devem ser removidas.

Além da vegetação toda a camada orgânica de solo também deve ser retirada.

Geralmente a camada com solo orgânico varia de 10 a 40 cm de profundidade podendo variar em função do tipo de vegetação existente acima do solo.

A não remoção de solo orgânico pode levar a  acomodação futura do solo gerando problemas estruturais na sua fábrica de carvão.

Com a área completamente limpa a próxima subetapa é…

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Etapa 3.2 – Marcação do terreno

Com a limpeza do terreno concluída inicia-se marcação do terreno para locar as estruturas da fábrica de carvão.

Para projetos de fábrica de carvão de maior porte a recomendação é que seja feito com aparelhos  topográficos e pessoal bem capacitado.

Projetos menores de fábrica de carvão as marcações das áreas podem ser feitas com mangueiras de nível e trenas.

A distância entre piquetes vai depender da topografia do terreno, quanto maior a declividade menor a distância entre as marcações.

Os piquetes são estacas de madeira que são fincadas no solo e demarcadas de acordo com o nível final desejado

Como valores médios comumente usados pode-se usar distâncias entre 10-30 metro de distância entre piquetes.

A área completa da fábrica de carvão deve ser toda piqueteada para que possa na próxima fase realizar os…

Etapa 3.3 – Cortes/aterros do terreno da fábrica de carvão

Uma vez demarcado o terreno da fábrica de carvão é necessário fazer uma compensação de solo na área para que o mesmo fique plano com suaves inclinações conforme especificado previamente no projeto executivo.

Quase sempre isso é feito com escavadeiras, caminhões e motoniveladoras.

O projeto topográfico deverá prever uma boa compensação de movimentação de terra.

A terra que for retirada no corte deve ser colocada no aterro diminuindo o custo de movimentação de terra sempre que possível.

O empolamento…

Geralmente quanto o solo é removido do seu local de origem ele sofre “empolamento”.

No “empolamento” o volume original  de solo pode ser reduzido em 30%.

Se eu tenho perda de volume no corte do solo é importante destacar que o volume de corte precisa na maioria dos casos ser maior que o de aterro (geralmente maior em até 30%).

Se o volume for menor que a relação de 1,3 (aterro/corte) haverá provavelmente a necessidade de trazer solo de outros locais para compensar a falta de solo no projeto executivo.

Trazer solo de outros locais pode se tornar oneroso no orçamento global da sua fábrica de carvão.

Cuidados no aterro do terreno da fábrica de carvão…

No local do aterro é necessário um cuidado especial… É aqui que muitas empresas/pessoas erram…

No aterro deve haver um trabalho contínuo e sistemático de aterro, homogeneização e compactação.

A maior parte das pessoas/empresas movimenta o solo do corte para o aterro mas não fazem a compactação no aterro: Um grande erro!

A não compactação do aterro irá gerar acomodações futuras de solo que irão causar danos nas estruturas da fábrica de carvão vegetal.

Com praticamente a movimentação de terra realizada, vamos a próxima uma subetapa importante que é…

Compactação e nivelamento do terreno da fábrica de carvão

Os fornos e queimadores da fábrica de carvão devem estar localizados na parte mais alta do terreno.

A inclinação padrão deve estar entre 1,5-3,0% para que as água pluviais escoam de forma fluida ao longo do terreno.

Atenção a alguns cuidados a serem tomados.

É fundamental  um trabalho de compactação de todo solo bem feito.

Altamente recomendado aqui consultar um especialista em mecânica de solos o que não é tão fácil de se encontrar.

O solo deve ser argilo arenoso misturado nas proporções ideais de areia e argila que garantem um combinação estrutural ótima no terreno da fábrica de carvão.

Em caso de solo arenoso, haverá problemas de estabilização, em solos argilosos haverá problemas de retração e expansão do solo.

Às vezes haverá a necessidade de buscar solo de áreas de empréstimo para realizar esta etapa final

Em projetos de maior porte recomendamos a regularização e compactação de pelo menos 50 cm de solo.

A cada cada 15-20 cm o solo deve ser:

  1. Homogeneizado (misturado com as proporções ideais de areia e argila)
  2. Regularizado com arados (em tratores ou veículos próprios)
  3. Umidificado para alcançar a plasticidade ótima de compactação
  4. Compactado com rolo pé de carneiro
  5. Acrescentar mais 15-20 cm de solo e repetir os procedimentos de 1
  6. Na última camada ainda pode-se colocar uma camada de cascalho e saibro  a ser compactada com rolo pé de carneiro
  7. Compactação final de ajuste com rolo pneumático

Com o solo perfeitamente nivelado e estabilizado vamos para delimitação das estruturas e áreas da fábrica de carvão.

Etapa 04 – Demarcações da fábrica de carvão 

Uma vez preparada a área vamos delimitar agora todas as estruturas da sua fábrica de carvão.

Importante destacar que temos as estruturas produtivas e as estruturas de apoio.

As estruturas produtivas são áreas críticas pois possuem intensa movimentação de massas e/ou liberação fluidos (gasosos e líquidos) e/ou elevada variação térmica.

As estruturas produtivas seriam os fornos e queimadores e estruturas de estoque.

As estruturas de apoio são menos exigidas e funcionam como suporte a produção de carvão ecológico.

As estruturas de apoio são os sanitários, refeitórios, oficinas, etc.

Mas o que precisa ser demarcado na fábrica de carvão e quais são os cuidados a serem tomados?

A primeira demarcação da sua fábrica de carvão é a…

Etapa 4.1 – Demarcação dos fornos de carbonização

Os fornos de carvão são nossas unidades individuais produtivas.

São nos fornos de carvão que a sua produção acontece.

Os fornos de carvão devem ser alocado segundo o projeto executivo da fábrica de carvão distribuídos “homogeneamente”.

Eles devem ficar no local mais alto da sua unidade produtiva de carvão ecológico a fim de que águas pluviais escoem facilmente.

O nível do forno deve ser o mesmo em todas as suas extremidades (não podem ficar tortos ou desnivelados)

Deve-se elevar o forno de carvão de 2-5 cm acima do nível real do solo, para evitar qualquer acúmulo de água.

As marcações de cada forno de carvão devem ser precisas seguindo todas as orientações do projeto executivo da fábrica de carvão.

A segunda demarcação da sua fábrica de carvão é a…

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Etapa 4.2 – Demarcação do estoque de lenha da fábrica de carvão

O estoque de lenha ou a praça de lenha é definido como estoque regulador de matéria prima e pode ser de dois tipos:

  • Estoque de uso imediato ou boxe de lenha
  • Estoque de uso estratégico ou rechego

O box de lenha e se localiza o mais próximo possível do forno com a função de otimizar o tempo de carga de um forno.

O boxe lenha consiste numa área localizada ao lado ou a frente do forno de carvão.

Este boxe terá as dimensões largura, altura e comprimento suficientes para encher completamente um forno de carvão.

O boxe de lenha deve ficar ligeiramente acima do nível do terreno para que não aconteça acúmulo de água.

Diferente do forno de carvão, o boxe de lenha deve acompanhar a declividade do terreno.

O rechego de lenha na fábrica de carvão

O rechego é o estoque estratégico de madeira da sua fábrica de carvão ecológico.

A madeira de rechego é utilizada quando ocorre uma redução da logística abastecimento da fábrica de carvão.

A logística pode ser reduzida de forma proposital geralmente no “inverno”.

Diga-se período de inverno, o período de elevada pluviosidade, que dificulta operações de retirada de madeira da floresta.

A logística operacional de abastecimento pode ser reduzida por imprevistos advindos de manutenções corretivas e paralisações eventuais não programadas na frota de entrega da madeira.

Definido o box de lenha da fábrica de carvão iremos agora fazer a….

Etapa 4.3 – Demarcação dos estoques de carvão da sua fábrica de carvão

O estoque ou praça de carvão é a área em que o carvão é armazenado até o seu acondicionamento e transporte .

A praça de carvão é também chamado de boxe de carvão.

Considerando que o carvão é um material altamente higroscópico o mesmo deve se localizar EM LOCAL ELEVADO de fácil escoamento de água.

A praça de carvão deve ficar também afastados de pontos de percurso de água pluvial.

O tamanho da praça de carvão deve ser suficiente para acumular um estoque seguro, pelo menos o equivalente a dois ciclos produtivos.

Recomendamos que o estoque total de carvão projetado tenha a capacidade para 3 ou mais ciclos produtivos da sua fábrica de carvão.

Etapa 4.4 – Delimitação das áreas de manobras da fábrica de carvão

A área de manobras é área de movimentação geralmente localizada em frente aos fornos de produção de carvão.

Consiste em todo espaço “ocioso” que permite a movimentação de pessoas e veículo com madeira, tiço, carvão vegetal, água, barrela etc.

No caso de uma fábrica de carvão de operação manual ou semimecanizada a área de manobra não é tão significativa.

No caso de uma fábrica de carvão mecanizada as áreas de manobra tendem a ser bem maiores.

Este espaço ocioso deve levar em consideração expansões futuras e substituição de veículos de maior porte.

Etapa 4.5 – Delimitação das vias de acesso da fábrica de carvão

As vias de acesso são as “estradas” da sua fábrica de carvão.

As vias de acesso pode ser de vias de acesso veículos ou vias de acesso de pessoas.

As vias de acesso de pessoas são caminhos, acessos e escadas que garantam com segurança o fácil acesso as estruturas da unidade.

As vias de acesso de veículos devem ser marcadas com pelo menos 3 m de largura para mão única e 6 metros para mão dupla.

Deve-se ter atenção nas curvas das vias de acesso.

As curvas devem ter angulação suficiente que permita que caminhões de entrada de madeira e saída de carvão tenham facilidade de manobra dentro da fábrica de carvão.

Não se deve esquecer da inclinação adequada nas estradas para não haver acúmulo de água, seguindo os padrões recomendados para estradas florestais.

Pontos de drenagem são também importantes nas vias de acesso e não devem ser esquecidos na sua fábrica de carvão.

Etapa 4.6 – Delimitação das estruturas de apoio da fábrica de carvão

O próximo passo é marcar dentro da fábrica de carvão todas as estruturas de apoio.

As estruturas mais comuns são:

  • Refeitório
  • Sanitários
  • Portaria
  • Escritório
  • Laboratório
  • Oficina
  • Almoxarifado
  • Estacionamentos
  • Fossa séptica
  • Central de barrela
  • Acertador de gaiola
  • Empacotamento de carvão (para carvão no varejo)

Todas estas estruturas da sua fábrica de carvão precisam ser abastecidas pela próxima etapa que é…

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Etapa 5 – Implantar o PROJETO HIDRÁULICO da Fábrica de carvão 

Qualquer produção de carvão consome um volume considerável de água.

O projeto hidráulico é o primeiro que deve ser implantado, uma vez que água é essencial já na fase de construção da sua unidade.

Você terá a necessidade de abastecer, armazenar e distribuir a água na sua fábrica carvão ecológico de forma rápida e eficiente.

Você pode fazer isso de forma definitiva montando uma rede hidráulica permanente ou de forma provisória usando caminhões pipas e motobombas móveis.

Considerando que estamos falando de uma fábrica de carvão vegetal com amortização de longo prazo iremos apresentar aqui solução hidráulica definitiva.

O abastecimento de água…

Sua unidade de fábrica de carvão deve estar próximo a um corpo de água permanente ou então deve-se realizar a perfuração de um poço artesiano.

Lembrando que os volumes de água captados e ou bombeados devem estar de acordo com a sua produção de carvão.

O bombeamento da água provavelmente será realizado com motores ou moto geradores acoplados a bomba hidráulica.

O volume de água bombeado num dia (24 horas) tem que ser suficiente para praticamente encher seu estoque de água ou caixa dágua.

A recomendação é que o seu estoque de água ou caixa dágua tenha pelo menos uma capacidade volumétrica de 5.000 litros de água para cada 1.000 MDC (metros de carvão produzido) por mês.

De forma análoga a sua bomba deve ter a capacidade de encher sua caixa de água em 24 horas ou no máximo 48 horas.

Lembrando que a utilização de água de corpos de água necessita na maioria dos estados brasileiros de um cadastro ambiental do empreendimento.

Então consulte os órgãos especializados com relação a uso e outorga de água.

O armazenamento de água…

O seu estoque de água deve seguir a recomendação acima citado para cada 1000 MDC (metros de carvão produzido) por mês utilizar uma capacidade de armazenamento 5.000 litros de água.

A caixa d’água deve estar localizada num local elevado e de fácil acesso na sua fábrica de carvão.

A fundação de uma caixa de água deve ser bem feito visto que geralmente o esforço no solo tende a ser grande pelo elevado peso de água.

Um modelo bastante comum de caixa d’água em unidades de produção de carvão vegetal é o modelo metálico tipo taça, mas outros modelos podem ser utilizados de acordo com seu projeto de fábrica de carvão.

A caixa de água deve ter uma saída paralela para abastecer “pipas” como alternativa de distribuição da água caso aconteça o rompimento da rede de distribuição.

A distribuição de água…

A água distribuída na fábrica de carvão deve chegar com pressão e volumes suficientes nos fornos e estruturas de apoio.

Recomenda-se que exista um ponto de água para cada forno de carvão ou para cada par de fornos de carbonização.

O sistema de distribuição de água deve-se ser enterrado e passado em locais de fácil acesso caso haja a necessidade de manutenção.

Deve-se evitar que o sistema de distribuição de água passe por baixo de estruturas (fornos e outros).

Lembre-se de projetar e construir pensando numa possível expansão da sua produção de carvão.

Uma vez resolvido a parte hidráulica da sua fábrica de carvão vamos a próxima etapa que é o ….

Etapa 6 – Implantar o PROJETO ELÉTRICO da fábrica de carvão 

Nem todas unidades de produção de carvão demandam energia elétrica, mas é altamente recomendável que se tenha um projeto elétrico bem projetado e executado.

O projeto elétrico deve ser realizado visando atender principalmente as estruturas de apoio da fábrica de carvão vegetal

O projeto elétrico deve ser feito visando expansões posteriores e incremento de tecnologias futuras que podem ser incorporadas nos fornos de carbonização..

Um ponto geralmente falho, é falta de iluminação na praça produtiva da fábrica de carvão.

Hoje, principalmente nas grandes unidades de produção de carvão, trabalha-se em turnos de carga e descarga.

Os fornos quando em carbonização (com ciclos ininterruptos em dias) precisam ser verificados em intervalos regulares de horas e muitas vezes a falta de iluminação é obstáculo a uma boa condução do processo.

Os pontos que demandam de maior iluminação no caso dos fornos seriam nas regiões de entrada de ar nos fornos e na saída da chaminé, logo deve-se ater a iluminar estas regiões.

O sistema elétrico deve também abastecer todas as estruturas de apoio já citadas também da fábrica de carvão.

Uma vez definido o sistema elétrico vamos a próxima etapa que é o…

Etapa 7 – Implantar O SISTEMA DE DRENAGEM de águas pluviais da fábrica de carvão 

Na minha vida profissional pude verificar que um dos problemas que se repetem com grande frequência é de não haver um sistema de drenagem adequada em praças produtivas de fábrica de carvão.

Em muitas fábricas de carvão às vezes nem mesmo existe um sistema de drenagem projetado e implantado….

A coleta de águas pluviais da fábrica de carvão deve ser feita por estruturas (drenos) em número e tamanho suficientes.

A ausência OU a implantação de um sistema de drenagem ineficiente pode gerar danos irresistíveis ao terreno da sua fábrica de carvão e a todas estruturas acima construídas.

Da mesma forma, os pontos de deságue de águas pluviais, devem ser projetados para absorver a demanda completa de água coletada nos drenos dentro do intervalo de segurança de tempo estabelecido.

O sistema de drenagem deve ser implementado imediatamente após o preparo do terreno da sua fábrica de carvão.

A próxima etapa de implantação da sua fábrica de carvão é…

Etapa 8 – Implantação dos FORNOS DE CARBONIZAÇÃO da sua fábrica de carvão 

Agora chegou o momento chave da sua fábrica de carvão ecológico: construir o primeiro forno de carvão.

O modelo de forno a esta altura do campeonato já deverá ter sido escolhido. Existem várias opções conforme já discutimos no artigo sobre Fábrica de carvão do futuro: como será?

Algumas opções são:

  • Os famosos fornos retangulares de mecanização completa de mecanização
  • Os fornos circulares modificados semi mecanizados com sistema de controle com Infravermelho
  • O forno container modelo UFV com sua visão fabril otimizada
  • O forno isomóvel modelo UFV como um equipamento híbrido altamente promissor.

Independente da tecnologia de forno adotada alguns cuidados devem ser tomados na implantação de cada modelo de forno.

Sendo que o primeiro cuidado é…

Etapa 09 – A construção do queimador de fumaça da sua fábrica de carvão 

Você irá dividir o equipamento em 03 partes, a construção das partes podem ser realizadas em paralelo.

Poderá construir paralelamente:

  • Sistema de dutos de fumaça e suas conexões e válvulas
  • Queimador com sistema de janelas de controle de ar de combustão
  • Chaminé como o motor propulsor da sua produção de carvão

Iremos explorar em outro artigo como construir o famoso queimador de fumaça de carbonização.

Etapa 10 – Construção das estruturas de apoio da fábrica de carvão 

As estruturas de apoio como o próprio nome já diz servem de apoio para a sua fábrica de carvão.

Algumas delas em função da sua escala produtiva serão essenciais e você deve estar atento a cada uma delas.

As estruturas de apoio mais comuns são:

  • Escritório
  • Refeitório,
  • Sanitários,
  • Central de barrela
  • Acertador de gaiola
  • Oficina de máquinas
  • Almoxarifado.
  • Estacionamento de máquinas, veículos pequenos e  veículos grandes
  • Fossa séptica
  • Portaria
  • Outros
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Conclusões

Se você se empenhou em ler até aqui significa dizer que você está a um passo de tornar a sua produção de carvão vegetal uma produção ecológica.

Leia nossos outros artigos sobre carvão e quando abrir uma nova turma se inscreva no treinamento da  Fórmula da Carvoaria Perfeita.

 

Informações sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

Sobre o Autor

Daniel Camara Barcellos,é especialista em Energia de Biomassa e têm estudado a melhor forma de AJUDAR PESSOAS  a projetarem construírem e operarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

Engenheiro Florestal formado na Universidade Federal de Viçosa com especialização em Fontes Alternativas de Energia, Mestrado e Doutorado em Energia de Biomassa.

NOS ÚLTIMOS 20 ANOS já ajudou inúmeras empresas e pessoas a desenvolverem e instalarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

A partir dos  RESULTADOS COMPROVADOS de unidades sustentáveis  tem como perspectiva de mudar a péssima imagem da produção de carvão vegetal e ajudar a você a  alcançar as habilidades necessárias para produzir carvão ecológico.

Com sua recente formação em Coach tem treinado de forma muito mais efetiva os alunos da fórmula da carvoaria perfeita.

Destina 10% da renda angariada pelos seus treinamentos para AJUDAR CRIANÇAS e famílias de baixa renda a partir da EDUCAÇÃO a se desenvolverem como indivíduos e assim se propiciarem a terem uma VIDA MAIS ABUNDANTE !

Sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA  é a metodologia definitiva de produzir carvão vegetal de forma ECOLÓGICA.

A Fórmula da Carvoaria Perfeita é um treinamento avançado que objetiva treinar pessoas para se tornarem “Experts” em produção de carvão ecológico e se tornarem conhecedores da sabedoria da FÓRMULA ECOLÓGICA DE PRODUÇÃO CARVÃO VEGETAL.

Este  treinamento avançado é único no mundo. Apenas um grupo seleto de pessoas conhecem a fórmula e usufruem do poder da sua transformação.

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA tem transformado vidas e negócios e tem ajudado o segmento a mudar a imagem da produção de carvão vegetal.

Acesse  http://carvoariaperfeita.com e saiba mais.

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A História de “Zé do Carvão” e o Queimador de Fumaça para Carvão Ecológico

Keywords: queimador de fumaça, fumaça de carvão, fumaça de carbonização, incineração de gases de carbonização, queimador de gases de carbonização, controle de poluição em carvoarias, incineração de fumaça de carbonização, carvão ecológico, etc.

Escrito por : Daniel Camara Barcellos email: daniel.barcellos@live.com

Este artigo épico escrito para você, na forma de um história, tem o objetivo de lhe ensinar a construir um pequeno queimador de gases de carbonização.

Iremos contar a história de José Carlos da Silva, conhecido popularmente na pequena cidade onde vive por “Zé do Carvão”.

Mas antes de contar a história leia o artigo sobre 08 erros mais comuns ao implantar um queimador de fumaça

 

TÓPICOS DESTE ARTIGO ÉPICO

Como tudo começou…

A História de "Zé do Carvão" e o Queimador de Fumaça

Zé do Carvão tem uma pequena propriedade rural chamada de Sitio dos Ipês que fica a cerca de 15 minutos de carro da zona urbana da sua pequena cidade no estado de Minas Gerais.

Zé do Carvão tem um pequeno comércio na cidade também.

Ele te uma esposa chamada Ana Maria da Silva e tem 03 filhos (02 homens e 01 mulher).

O filho mais velho também se chama José é chamado por todos de “Zezinho do Carvão” e ajuda o pai nas atividades da fazenda.

O filho do meio se chama Antônio e cuida predominantemente do comércio, negócio da família.

A filha mais nova se chama Sofia. é estudante e ajuda a família nas atividades.

Sofia acorda bem cedo e vai a fazenda com o pai e o irmão (Zé e Zezinho) e os ajuda nos direcionamentos das atividades rurais da propriedade.

Após o almoço Sofia retorna para a cidade e vai ajudar o irmão Antonio no comércio organizando a contabilidade.

No fim da tarde Sofia se arruma pega um ônibus e viaja por 70 Km para a Faculdade localizada numa cidade maior.

Sofia faz graduação em engenharia florestal.

Sofia decidiu fazer engenharia florestal,  pois ajudando na contabilidade dos negócios da família verificou que a maior renda e lucratividade estava acontecendo nas tradicionais atividades de madeira e carvão.

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As atividades de “Zé do Carvão”

As atividades de Zé do Carvão

“Zé do carvão” e sua família tem diversas atividades agropecuárias no sítio dos Ipês

  • Uma pequena produção de leite a partir de vacas de raça;
  • Uma pequena criação de porcos;
  • Uma área para produção de milho e outras culturas anuais;
  • Produção de lenha dos seus plantios de eucalipto que ele vende na cidade nas padarias para fazer pão e outros comércios que precisam de energia térmica.
  • Produção de carvão vegetal em que ele vende 2 caminhões por mês para uma siderúrgica a 200 km da sua propriedade.

Sophia verificou que a maior lucratividade acontecia na venda de lenha e na venda do carvão, a família era melhor remunerada nesta atividades.

O mercado de lenha era pequeno e quando eles tentavam vender em outros centros a lenha o frete consumia parte do lucro.

O mercado de carvão era constante (apesar da flutuação anual de preços) e apesar de transportar por 250 km o carvão sempre tinha uma boa margem de lucro.

Eles já estavam plantando na sua propriedade a 15 anos e entregando carvão a 7 anos na mesma usina siderúrgica e estavam satisfeitos com o retorno.

No entanto apesar dos bons resultados alguns problemas começaram a surgir.

O problema da fumaça do sítio do Ipê

problema da fumaça do sítio do Ipê

Com o crescimento da cidade a zona urbana ficou muito próxima da produção de carvão vegetal de Zé do carvão.

Ao longo de 07 anos alguns confrontantes (amigos  de Zé do carvão) venderam suas propriedades e os novos proprietários construíram casas de fazenda para passeio da família.

Este vizinhos que iam passear no fim de semana na suas casas começaram a reclamar da fumaça da produção de carvão de Zé do carvão.

Os novos proprietários passaram a reclamar de problemas da produção de carvão vegetal:

  • Do cheiro da fumaça,
  • De ardor nos olhos.
  • Do afastamento de aves que não cantavam mais e de outros animais.

Os problemas judiciais com relação a produção de carvão

problemas judiciais da fumaça do carvão

O primeiro problema judicial: trabalhista

Zé do carvão outro dia recebeu um oficial de Justiça sendo intimado a prestar em Juízo esclarecimento sobre o problema da fumaça de carbonização.

Um dos seus vizinhos havia solicitado em juízo o fechamento da sua pequena carvoaria dentro da sua propriedade… e agora ela tinha um problema.

Zé do carvão já havia tido visita de alguns confrontantes, eles reclamaram da fumaça e do cheiro.

Zé do Carvão não tinha muito o que fazer a não ser apagar alguns fornos quando a fumaça era muita.

Só que agora, o problema não era mais de ordem pessoal, era de ordem judicial.

O segundo problema judicial: civil

Passados exatos 15 dias outro oficial de justiça chegou  na propriedade rural notificando Zé do carvão  numa causa trabalhista.

Um dos funcionários de Zé do carvão  que trabalha nos seus fornos de carvão pedia indenização por respirar pó e fumaça de carvão.

Este funcionário trabalhou apenas 06 meses e após 03 meses do pedido de demissão após o fim do benefício recebido do seguro desemprego…. e agora Zé do carvão tinha dois problemas.

Um de ordem civil e um de ordem trabalhista.

O terceiro problema judicial: ambiental

fumaça de carvão

Um policial florestal passando pela estrada viu a fumaça da carvoaria de Zé do Carvão e resolveu visitar a propriedade.

O Policial Florestal Luiz Filipe ao verificar que árvores haviam sido cortadas próximo da margem do riacho notificou seu Zé do Carvão.

A notificação pedia sobre esclarecimentos sobre a atividade de corte (que estava irregular) e o excesso de fumaça.

Pediu que o mesmo assinasse a notificação e prestasse conta em juízo das atividades.

As  árvores cortadas haviam sido plantadas pelo próprio Zé do Carvão para manter sua atividade econômica de fornecimento de lenha e produção de carvão…. e agora Zé do carvão tinha 03 problemas.

Em cerca de dois meses Zé do carvão se viu imersos em 03 problemas judiciais porque produzia lenha e carvão vegetal.

Um de ordem civil, um de ordem trabalhista e um de ordem ambiental.

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O que fazer com tantos problemas de “Zé do Carvão”?

problemas da produção tradicional de carvão

Com tantos problemas Zé do carvão pensou em abandonar a atividade, mas ela representava quase metade do faturamento da família.

Caso isso acontece a filha mais nova não conseguiria mais estudar e bens da família deveriam ser vendidos para honrar os compromissos.

Durante o dia a família se encontrava, discutia sobre a enxurrada de problemas e pensava o que poderia ser feito.

Zé do carvão ligou para uma amigo de infância que fazia também carvão vegetal e ficou sabendo que o amigo havia abandonado a atividade por problemas muito parecidos que o dele.

Inclusive ele foi acusado criminalmente por usar madeira ilegal.

Zé do carvão e sua família se encontravam perdidos.

No entanto haviam escutado sobre um queimador de fumaça para carvão ecológico…

A busca por uma solução ao problema da fumaça do carvão

Sofia, filha de Zé do Carvão, participando dos problemas resolveu procurar ajuda com professores da faculdade em que estudava.

Foi até o curso de direito da faculdade  e perguntou quais professores poderiam ajudá-la.

Depois de algumas conversas com vários professores ,um dos professores chamado Marcos, que era advogado e tinha especialização em direito ambiental resolveu ajudar a família de Sophia.

Marcos foi claro que mesmo que fosse bem sucedidos no transcorrer das ações judiciais muito provavelmente novos problemas surgiriam.

E que estes problemas consumiriam recursos financeiros constantemente e que ele não poderia garantir a perpetuação do negócio num futuro próximo.

Marcos explicou para Sofia que é normal, dentro da lei, as pessoas buscarem seus direitos, quando se sentirem lesadas.

E a Lei civil, ambiental e também trabalhista tinha brechas que permitiam que isso acontecesse e que a partir daí ela poderia tentar duas ações:

As primeiras ações

problema da fumaça

Ações de direito

Marcos orientou que alguns cuidados com relação a parte trabalhista e ambiental deveriam ser imediatamente tomados para minimizar os problemas.

Marcos explicou para Zé do carvão que alguns cuidados deveriam ser tomados imediatamente e que Sophia a ajudaria nisso.

Sophia durante o dia passou estudar um pouco de direito e sempre com a orientação de Marcos o advogado da família começou a realizar várias ações.

Sophia ligou para outros produtores de carvão também e partir dos problemas e soluções de outros passou a organizar toda a atividade de carvoejamento do pai.

As ações passavam por procedimentos, registro de atividades, coleta de documentos, registros contábeis, notas e documentos fiscais, que pudessem proteger de problemas no futuro com relação a atividade de carvão vegetal.

Ações de Segurança Operacional

Sophia,  também convidou um amigo de faculdade chamado Augusto que era técnico de segurança para ajudar em algumas atividades e registros de segurança.

Uma vez na semana, Augusto tomava um café na fazenda e ajudava na implantação ou melhoria de algum procedimento de segurança.

Zé do carvão as vezes não gostava da intervenção da filha na parte operacional, mas sabia que caso não fizesse isto poderia ter atividade encerrada.

Sophia lembrou novamente do famoso queimador de gases de carbonização de fornos de carvão vegetal…

Atenção aos projetos mágicos e salvadores de fábricas de carvão ecológico

projetos mágicos e salvadores de fábricas de carvão ecológico

Sofia resolveu então pesquisar como fazer carvão vegetal de forma ecológica e encontrar o tal queimador de fumaça de carvão vegetal.

Sophia buscava uma forma que eliminasse os 03 problemas que eles estava tendo:

  • Problema 1 – A atividade manual e de grande esforço físico da carga do forno de carvão.
  • Problema 2 – A atividade manual de descarga do forno de carvão que além do esforço físico deixava o colaborador exposto a um ambiente de calor e poeira.
  • Problema 3 – A fumaça do carvão que poluía o ambiente e as pessoas no entorno.

Opções e ofertas encontradas

Sofia encontrou na internet inúmeras opções de fornos de carvão ecológico e ficou muito empolgada com todas as opções.

Encontrou algumas teses sobre carvão vegetal e sobre o queimador de fumaça para carvão ecológico.

Ela começou a enviar emails, a ligar e conversar pessoalmente sobre o projetos de carvão ecológico.

Encontrou algumas opções comerciais, mas todas as opções eram muito caras.

No entanto, uma opção ecológica,em que uma empresa havia ofertado, que parecia interessante.

Houve suporte técnico por telefone, houve várias conversas, trocas de emails, etc..

O preço era alto, mas caso o pai pegasse um empréstimo no banco poderia pagar o  investimento e ter como resultado a solução para as dores que estavam sofrendo.

Após duas semanas de conversas Sophia e família decidiram levar adiante o projeto.

Um dia antes de assinarem o contrato Sophia resolveu se informar mais sobre a tecnologia que a família estava adquirindo.

Ela descobriu por meio de ligações que 04 de 05 projetos  fornecidos por aquela empresa haviam fechados e o que estava ainda funcionando não estava tendo lucro.

Todos disseram que tecnicamente funcionava, mas se produzia menos que o prometido e o custo alto tornava a atividade inviável economicamente.

Tinha na fábrica de carvão ecológico o tal queimador de gases de carbonização.

Sophia entrou em contato com a empresa e imediatamente suspendeu a negociação e resolveu conversar com a família.

Foi um balde de água fria para toda a família… e dentro de dois dias a família teria a primeira audiência dos processos judiciais adquiridos.

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Passos para projetar um queimador de fumaça para carvão ecológico

Passo 01 – Pesquisando, estudando e se informando sobre queimadores de fumaça para carvão ecológico

Pesquisando, estudando e se informando sobre queimadores de fumaça.

Sofia no entanto não desistiu e conversando na sua faculdade ficou sabendo que um pai amigo de um dos seus colegas de faculdade tinha uma produção de carvão ecológico e que ela estava indo muito bem.

Esta produção de carvão ecológico havia até mesmo sido noticiada na TV do estado.

Sophia não perdeu tempo, conseguiu o telefone e ligou para saber o que aquele produtor de carvão ecológico fazia.

Um senhor de cerca de 60 anos. chamado Francisco atendeu e escutou tudo o que Sophia falava.

Sophia falou por cerca de 30 minutos com Sr. Francisco e pediu uma visita.

Francisco não gostava de visitas, mas ao perceber todo empenho de Sophia em salvar o negócio da família resolveu aceitar.

Esta unidade de produção de carvão ecológica estava a 500 km de distância de onde ela morava

Sophia pesquisou na internet e encontrou várias reportagens na internet que falavam do projeto de carvão ecológico do Sr. Francisco isso a deixou mais empolgada antes do esperado encontro.

Buscando referências comerciais queimadores de fumaça de carvão ecológico

referências comerciais uma unidade ecológica de carvão vegetal

No dia agendado , Sophia saiu de madrugada, de carro com seu irmão mais velho Zezinho do carvão para o encontro com o Sr. Francisco. Após algumas longas horas de viagem de carro eles chegaram na fazenda do Sr. Francisco por volta das 11:00 horas.

Ao chegarem na porteira de entrada foram recebidos por um funcionário sendo levados até a casa sede do Sr. Francisco.

Seu Francisco se encontrava sereno sentado na mesa da cozinha olhando alguns documentos contábeis da fazenda e deu um largo sorriso e cumprimentou os dois irmãos.

Seu Francisco ofereceu um café aos dois e durante cerca de 15 minutos conversaram sobre assuntos diversos, menos carvão.

Sophia se encontrava já ansiosa quando seu Francisco disse: “ vamos agora ao assunto por que vieram, vamos conhecer a unidade de produção de carvão ecológico”

Um largo sorriso se abriu no rosto de Sophia…

Entendendo o que faz uma carvoaria ecológica não emitir fumaça

o que faz uma carvoaria ecológica não emitir fumaça

Os 03 (Sophia, Antônio e Seu Francisco)  entraram então em uma camionete com destino a carvoaria ecológica.

Cinco minutos depois, chegaram na unidade de produção de carvão ecológico.

Zezinho do carvão perguntou: “Sua produção está parada, não vejo fumaça?”

Seu Francisco: “Não José, nós usamos um queimador de gases de carbonização. Por isso não há fumaça.”

Seu Francisco deixou os dois com o Supervisor da unidade ecológica e por duas horas conheceram a bela fábrica ecológica de carvão vegetal do Sr. Francisco.

Após a visita, Sophia e seu irmão foram almoçar com seu Francisco.

O assunto na mesa do almoço foi como funcionava a fábrica de carvão ecológico de Seu Francisco.

Dentre tudo que conversaram Francisco deu um conselho aos irmãos:

“Vocês querem salvar seu negócio?”

“Se cerquem das melhores pessoas!”

“Eu por exemplo tenho suporte dos melhores especialistas relacionados aos meu negócios: ”

  • “Tenho o melhor especialista em clonagem de árvores.”
  • “Tenho um ótimo especialista em adubação de florestas.”
  • “Tenho o melhor especialista em carvão ecológico.”
  • “Tenho um ótimo contador. “
  • “Tenho um excelente advogado ambiental.”
  • “Outras excelentes pessoas.”

“A maioria deles não são meus funcionários, mas apesar de parecerem caros ele me dão dicas valiosas.”

“As dicas me economizam e me fazem ganhar alguns milhões. ”

“Aprendam sobre o negócio de carvão  ecológico e tenham sempre acessível estes profissionais quando precisarem!”

Os dois irmãos agradeceram ao Francisco e durante o retorno para sua casa conversaram sobre todas as limitações e possibilidades

Ao chegarem em casa já tarde da noite contaram tudo que viram aos familiares empolgados e ansiosos foram dormir na madrugada.

Vislumbraram a opção de um queimador de gases de carbonização eficiente, e foram enfim descansar.

Organizando o aprendizado sobre queimadores de fumaça de carvão ecológico

 Organizando o aprendizado sobre queimadores de fumaça

Sophia sabia que era necessário atuar no principal problema: A fumaça da carbonização.

Se resolvesse o problema da fumaça da carbonização o negócio da família estaria salvo.

Sophia descobriu que existia um curso online: A Fórmula da Carvoaria Perfeita, que poderia ajudar

Sophia sabia que a produção de carvão ecológico do Sr. Francisco era MUITO diferente da produção tradicional de carvão do seu pai Zé do Carvão e que era necessário um reaprendizado .

A produção de carvão não podia parar, Zé do Carvão continuou o negócio de carvão da família enquanto Sophia e seu Filho mais velho se preparavam para mudança.

Após adquirir o treinamento Sophia e o irmãs estudavam avidamente.

Com novos conhecimentos adquirido Sophia refez sua pesquisa de mercado.

Primeiro ela fez um levantamento das opções de mercado de queimadores de fumaça.

Separando o Joio do Trigo, escolhendo projetos e fornecedores de confiança em queimadores de gases de carbonização para produção de carvão ecológico

Sophia conseguia agora separar o joio do trigo

Sophia realizou uma seleção de especialistas que pudessem ajudá-los na empreitada.

Sofia aprendeu que desde a origem do queimador de gases de carbonização no Brasil, na Universidade Federal de Viçosa no estado de MG  no ano de 1999 os queimadores de fumaça passaram por grandes evoluções do primeiro projeto inicialmente concebido

Sophia percebeu que um queimador de gases de carbonização, em termos de projeto, é um dos princípios mais simples de engenharia que existem.

No entanto, Sophia aprendeu também que existiam novos procedimentos e hábitos bons que precisavam ser incorporados.

Sophia percebeu que muitos dos procedimentos tradicionais eram realizados pelo pai e precisavam ser modificados.

Sophia conversava e discutia com a família o que precisava ser melhorado e todos os dias eles colocavam uma nova ação para melhorar os resultados.

Passo 02 – Definindo a produção de carvão e de fumaça

Definindo a produção de carvão e de fumaça

Sophia aprendeu que todo o projeto de queimador de gases de carbonização é baseado na sua produção atual e capacidade de expansão futura.

Ela levantou os números e verificou que o pai, Zé do Carvão, produzia 33 toneladas de carvão por mês.

Eles vendiam cada tonelada de carvão vegetal a R$ 700,00 isso dava uma faturamento bruto mensal aproximado de R$ 23.400,00.

Como era uma atividade familiar eles conseguiam aferir lucro superior a 20% algo em torno de R$5.000,00 por mês.

Eram dois caminhões todo mês e o pagamento da siderúrgica acontecia praticamente a vista.

Sophia verificou que o carvão vegetal produzido pelo pai tinha um peso médio de 240 Kg por MDC e que as 33 toneladas representavam aproximadamente 140 MDC por mês.

O caminhão que transportava tinha capacidade volumétrica de 70 MDC. Então Zé do carvão entregava duas cargas por mês na siderúrgica

Sophia aprendeu que 1 MDC significa 1 metro de carvão e que 1 MDC pode pesar de 170 kg até 300 kg em função do tipo e qualidade de carvão produzido.

Um produtor de carvão amigo de Zé do carvão tinha uma produção similar mas ele entregava o carvão embalado em sacos para churrasco.

Com a mesma produção de Zé do carvão o seu amigo entregava cerca de 10.000 sacos de carvão de 3 kg (após retirado os finos) a serem distribuídos em uso doméstico.

A real produção de fumaça em uma carvoaria

real produção de fumaça em uma carvoaria

Sophia aprendeu que cada tonelada de carvão produz aproximadamente 10 toneladas de gases de carbonização.

A produção de Zé do Carvão de 33 toneladas por mês de carvão produzia até 330 toneladas de fumaça de carbonização.

Sophia ficou assombrada, ela não imaginou que tanta fumaça era produzida.

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Passo 03 – Calculando a quantidade de água evaporada numa fábrica de carvão ecológico

Calculando a quantidade de água evaporada numa fábrica ecológica de carvão

Sophia continuo seus estudos e percebeu que a água da madeira era um grande problema na produção de carvão.

Sophia tinha visto um pequeno laboratório na produção de carvão ecológico do “Seu Francisco”

A primeira coisa que Sophia fez foi enviar umas amostras de madeira para saber a umidade da madeira que o pai utilizava nos fornos.

E o resultado foi bem alto, a madeira estava com 50% de umidade (base seca)

Seu Francisco havia comentado com Sophia que trabalhava com umidade média  abaixo de 25%

Sophia verificou que o seu pai deixava a lenha secar entre 60-90 dias, enquanto que o Seu Francisco deixava a lenha secar por 150-210 dias.

Ela calculou a água da madeira que iria no queimador de gases de carbonização e ela tomou outro susto.

A água evaporada na madeira da produção de carvão vegetal do pai era maior do que o consumo da propriedade.

Sophia aprendeu que o queimador de fumaça funciona melhor com umidade média da madeira (umidade base seca) abaixo de 30%.

Sophia aprendeu que a umidade alta da madeira isso iria aumentar o custo operacional de incineração de gases de carbonização.

Sophia percebeu que caso o pai mantivesse a forma de secar da madeira tradicional uma grande quantidade de combustível seria necessário para garantir a eficiência do controle de poluição e que isso ficaria muito caro.

As ações para reduzir a água na madeira

As ações para reduzir a água na madeira

Explicando tudo para o Pai, Zé do carvão seguindo o conselho de Sophia tomou uma decisão importante:

Comprou madeira seca em uma outra propriedade enquanto deixava o tempo de secagem da sua madeira chegar a 180 dias imitando a produção de carvão ecológico de Seu Francisco.

Só de comprar e usar a lenha seca Zé do Carvão ficou imediatamente feliz.

O forno carbonizou mais rápido e ao abrir o forno ele percebeu que havia ganho mais de 10% de carvão em média em relação a semana passada.

Sophia fez então cálculos de umidade base seca considerando que a umidade do pai seria de 25%.

Calculando á água produzida

Sophia enviou um email ao especialista de carvão ecológico perguntando:

“Como calculo a quantidade de água que irá no meu queimador de gases de carbonização?”

E ele respondeu:

O primeiro passo é saber quanto de madeira seca é consumida por mês.”

“É simples: Basta dividir sua produção de carvão pela conversão gravimétrica média.”

“O rendimento médio de conversão em carvão está em torno de 33% da madeira.”

“Se dividirmos 33 toneladas pelo percentual de conversão de rendimento de 33%, teremos então:”

“33/0,33 = 99 toneladas de madeira seca consumidas por mês no módulo produtivo.”

“O segundo passo é multiplicar diretamente o percentual de água pelo peso seco de madeira consumida.”

“Para calcular a quantidade de água em litros ,  basta apenas multiplicar o valor em peso seco de madeira (99 toneladas) pelo  percentual de umidade de 25%.”

“99 x 0,25 = 25 toneladas de água”

“A sua produção de água de vapor será então de 25.000 kg ou litros de água por mês.”

“Toda está água irá para o queimador de fumaça.”

“Logicamente que se entrar com 50% de umidade você irá produzir o dobro desta quantidade de água ao algo em torno de 50.000 litros por mês.”

Passo 04 – Estabelecendo um layout ótimo para o queimador de fumaça de carvão ecológico

Estabelecendo um layout ótimo para o queimador de fumaça de carvão ecológico

Zé do carvão construía os fornos de carvão vegetal de forma aleatória, não tinha uma organização nem um layout.

Ao contrário Seu Francisco tinha na sua unidade de carvão ecológico uma layout bonito e bem definido.

Tudo funcionava com um relógio: preciso e sequencial!

O layout produtivo pode ser definido como o arranjo dos fornos de carvão em relação ao queimador de gases de carbonização.

Sophia ligou para Seu Francisco fazendo perguntas sobre o layout da unidade de carvão ecológico.

Seu Francisco respondeu que o  layout sempre será  função do número de fornos, que eles não podiam replicar o layout pois a produção era diferente.

Seu Francisco disse o número de fornos deve ser função do ciclo operacional do forno.

O ciclo operacional completo do forno envolve as fases de:

  • Carbonização,
  • Resfriamento,
  • Carga e
  • Descarga

Recomenda-se  que o número de fornos ligados no queimador de gases de carbonização seja igual ou superior ao ciclo completo do forno.

Se o ciclo do forno for de 7 dias, o número de fornos deve ser de 7 ou mais num layout a ser projetado.

Escolhendo o layout da unidade de carvão ecológico

Escolhendo o Layout

Sophia após conversar com seu Francisco  fez uma pesquisa na internet e descobriu dois layouts interessantes que poderiam ser usados na sua futura fábrica de carvão ecológico

  • O layout retangular ( ou coqueria)
  • O layout circular ( ou estrela)

Cada layout tem suas vantagens e desvantagens.

Para controle de poluição o layout circular é o mais indicado, para operacional logística do carvão o retangular é o mais indicado

Numa reunião durante o café da manhã, num discussão sobre layout a família por sugestão do irmão Antonio optou utilizar um layout de 08 fornos da unidade ecológica de carvão vegetal.

“Iremos usar um layout espelhado em que temos 04 fornos de uma lado e 04 fornos do outro lado organizados”, disse antônio.

“Considerando que a produção é para atender nossa demanda, vamos construir um forno a mais: 8 fornos (7+1).

layout de 08 fornos da unidade ecológica de carvão vegetal.

“Um forno(+1) será usado como margem de segurança em caso de problemas logístico-operacionais”, disse Antônio.

Eles então começaram a pensar em resolver mais um problema….

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Passo 05  – Selecionando o FORNO de produção de carvão

Selecionando o FORNO de produção de carvão

Zé do carvão  estava com um problema trabalhista por causa da atividade de carga e descarga do carvão.

Marcos seu advogado havia dito que este seria um problema constante, outros funcionários teriam a mesma atitude.

A primeira audiência não havia sido tão boa e Zé do Carvão e família aguardavam o resultado.

Zé do carvão produzia carvão em pequenos fornos circulares.

Eram fornos popularmente conhecidos como rabo quente.

Após pesquisas na internet, Sophia, filha de Zé do Carvão descobriu um modelo que poderia resolver o problema do Pai.

O modelo encontrado foi um pequeno forno retangular construído na universidade federal de viçosa em MG, e o mesmo já havia sido testado em um queimador de fumaça de carvão ecológico.

Sophia não havia encontrado nenhuma opção no mercado. Mas ela estava ciente que deveria partir para uma solução muito parecida como esta

E já existiam modelos  maiores como o do Seu Francisco, mas eram mais caros e não atendiam a produção de Zé do Carvão ainda.

Selecionando um pequeno forno retangular mecanizável otimizado

pequeno forno retangular mecanizável otimizado

Após muita pesquisa Sophia resolveu adquirir um projeto padrão de forno de carvão ecológico da Fórmula da Carvoaria Perfeita que deveria ser personalizado segundo a produção de seu pai, Zé do Carvão.

O projeto da Fórmula da Carvoaria Perfeita tem dimensões que permitem a mecanização ou semi-mecanização da carga e descarga se necessário for.

Era isso que Sophia queria!

Começar trabalhando manualmente e mecanizar assim que possível a sua produção de carvão!

Na sua pesquisa Sophia selecionou um dos modelos padrões. Eram vários modelos, inclusive um modelo metálico e um modelo híbrido.

O modelo padrão de forno escolhido tinha as dimensões internas em metros de 2,0 x 2,0 x 3,0 (1,0 de flecha de arco).

A capacidade volumétrica real deste forno é de 12,0 metros cúbicos.

No entanto, considerando a fator de utilidade, geralmente se perde em volume útil de 10-20,0%.

Considerando o volume útil de lenha teremos uma capacidade  em torno de 10 ST de madeira que estarão sendo alocados a cada ciclo produtivo de 07 dias.

A previsão de produção por fornada ou ciclo é de 5,0 MDC (metros de carvão).

Esta produção de 5,0 MDC propõem uma relação volumétrica de 2:1 (ST/MDC).

Sophia aprendeu que a relação volumétrica mais comum é de 2 metros estéreos de lenhas para cada metro de carvão, podendo ser facilmente melhorada.

A relação volumétrica é um indicativo do rendimento de carvão a partir dos volumes originais de madeira e finais de carvão vegetal.

É bastante comum esta relação de rendimento uma vez que é muito complicado as relações de peso na prática operacional.

Enfim, Sophia adquiriu o projeto padrão de mini-forno retangular de carvão ecológico, sabendo que provavelmente teria que fazer alguma personalização futura nele para adequar a realidade operacional de produção futura de carvão ecológico de seu pai, Zé do Carvão.

Passo 06 – Estabelecendo o ponto de máxima produção no queimador de gases de carbonização

Estabelecendo o ponto de máxima produção

A esta altura do campeonato Sophia já havia escolhido o forno que seria usado.

Ela usaria o modelo de forno e de queimador de gases de carbonização da receita da Fórmula da Carvoaria Perfeita.

O próximo passo de Sophia foi estabelecer o ponto de máxima operação do queimador de gases de carbonização.

Sophia optou por trabalhar com 50% de folga operacional por dois motivos:

  • Ter 33% de possibilidade de expansão considerando que no futuro o pai Zé do Carvão poderia construir mais 04 fornos no mesmo layout.
  • Ter 27% de possibilidade de desvios operacionais (em caso de necessidade de acelerar a produtividade dos fornos ligando mais fornos simultâneos)

Sophia fez uma ponderada escolha.

Máximo de Fumaça suportado pelo queimador de gases de carbonização

A produção estimada de FUMAÇA do projeto de Zé do carvão é de 330 toneladas que passarão pelo queimador de gases de carbonização.

Se adicionarmos 60% de margem de segurança segundo as premissas de Sophia teremos

330 x 1,6 = 528 toneladas de fumaça.

A carvoaria de Zé do carvão poderá produzir por dia o equivalente de fumaça de:

  • 528.000 Kg por mês
  • 17.600 Kg por dia
  • 733 Kg por hora
  • 12 Kg por minuto
  • 0,20 Kg por segundo

Sophia agora sabia agora a fumaça que iria para o queimador de gases de carbonização.

A próxima etapa seria saber a quantidade de vapor de água que iria para o queimador de gases de carbonização

Máximo de água suportado pelo queimador de fumaça de carvão ecológico

Para calcular a quantidade de água que iria no queimador de gases de carbonização Sophia usou o mesmo raciocínio. Adicionou 60% de margem de segurança.

25 toneladas x 1,6 = 40 toneladas de água, no entanto podemos ter picos de 80 toneladas de água caso a umidade de 50% seja a originalmente utilizada

A carvoaria de Zé do carvão poderá produzir por dia o equivalente de água na forma de vapor de se a umidade da madeira for de 20%:

  • 40.000 litros por mês
  • 1.334 litros por dia
  • 55 litros por hora
  • 1 litro por minuto

Total de fumaça no queimador de fumaça de carvão ecológico

5.6.3 Total de fumaça no queimador

O queimador de gases de carbonização de Zé do carvão será projetado para suportar até 608 (528 toneladas de fumaça+ 80 toneladas de água)  toneladas por mês de fumaça proveniente de um produção máxima de 50 toneladas por mês de carvão vegetal.

Sophia, com estes  resultados, sabia que o próximo passo seria verificar a flutuação disso ao longo do mês e como isso afetaria o desempenho do queimador de gases de carbonização.

Era necessário agora simular!

Imaginar tudo o que poderia dar errado e tudo que poderia dar certo, colocar isso no papel e ver os resultados.

Passo 07 – Simulando a mistura de fumaça dentro do queimador de gases e a sincronização de fornos

Simulando a mistura de fumaça e a sincronização de fornos

Sophia agora começou a fase de simulação a produção de carvão ecológico de seu pai, Zé do Carvão.

Sophia desenhou o ciclo da nova unidade de produção de carvão ecológico.

A  simulação consiste em colocar numa escala de tempo o ciclo produtivo dos fornos de carvão

Ela fez uma tabela para saber quantos fornos estariam carbonizando naquele dia. Sophia. Fez isso para saber qual seria o comportamento do queimador de fumaça.

Na tabela abaixo você verá o que acontece

  • A letra C significa que o forno está em carbonização
  • A letra R significa que o forno está em resfriamento
  • A letra D significa que o forno está parado ou em processo de carga e descarga.
  • As colunas seriam os dias do mês
  • As linhas seria os fornos
  • A ultima linha é contagem dos fornos em carbonização.

Daremos um peso para cada dia em que irá refletir bem o que está acontecendo na produção de carvão com umidade de 25%.

comportamento do queimador

Entendendo que a carbonização é variável no tempo

No entanto, conforme estudos de Sophia, o período de carbonização representado pela letra C pode tem 03 fases bem definidas, estas fases acontecem a cada dia.

  • No primeiro dia existe basicamente a fase de secagem (com muita remoção de água na madeira) logo consideramos que a fumaça tem uma “densidade” energética negativa em que o peso de água é de (-2).
  • No segundo dia entramos numa fase de elevada quantidade de gás rico. Neste dia consideramos um peso energético de +2
  • No terceiro dia entramos na fase de redução do volume de gás rico, nesta fase consideramos um peso energético de =+1.

Os pesos são apenas convenções estimadas para se entender o processo.

Simulando o queimador de gases como uma industria que funciona TODOS OS DIAS.

simulando a energia do carvão

Sophia percebeu que mesmo sem paradas operacionais de fim de semana existe uma grande variação do valor energético da fumaça de carbonização.

Com mistura da fumaça (negativa ou com excesso de água) dentro do queimador de fumaça de carvão ecológico

Em um dia na semana, a mistura de gases de carbonização produzirá valores negativos, mesmo ligando todo dia um forno .

O somatório da coluna dos fornos indicava para Sophia se ela teria falta ou sobra de energia naquele dia.

Os valores negativos significa que será necessário entrar com combustível auxiliar para manter o queimador em funcionamento.

Neste dia seu custo operacional será elevado. Material auxiliar será gasto em quantidade significativa.

Desta forma Zé do Carvão podia direcionar mais material (tiço, resíduos, etc.) para o queimador para compensar o problema.

Com mistura de fumaça (neutra ou pobre) dentro do queimador de fumaça de carvão ecológico

Na tabela desenhada por Sophia ela percebeu que em 04 dias da semana ela teria valores equilibrados (1) próximos de zero .

De forma prática será necessário administrar o queimador para que ele não apague.

Zé do Carvão deveria tomar os procedimentos ótimos de controle de combustão de gases da Fórmula da Carvoaria Perfeita.

Para manter a chama sempre acesa, usar a “receita de controle” do queimador de fumaça  sem consumir combustível auxiliar ou consumindo o mínimo quando necessário.

Com mistura de fumaça (positiva ou rica) dentro do queimador de fumaça de carvão ecológico

Em dois dias da semana, conforme tabela de Sophia, haverá energia de sobra no queimador de fumaça.

Nestes dias haverá um super aquecimento do queimador.

A mistura de gases de diferentes fornos é rica e produzirá um excelente material combustível

Nestes dias não será necessário consumo de material extra para manter o queimador aceso.

Zé do Carvão deverá tomar os cuidados de controle, fazendo a dosagem correta de ar no queimador para que o excesso de combustível não apague o queimador de fumaça de carvão ecológico

Simulando o queimador de gases de carbonização COM PARADAS OPERACIONAIS de fim de semana

Sophia realizou outras simulações, entre elas a simulação com descanso semanal no domingo.

Ela percebeu a parada de um dia iria gerar problemas sérios no queimador dois dias após.

Se ela parasse no domingo ela teria mais um dia de fumaça negativa (com excesso de água), seriam agora dois dias de fumaça negativa na semana.

E com maior concentração de mistura de fumaça (positiva) energético em outros dias.

Em caso de paradas de fim de semana, feriados ou problemas operacionais, Zé do Carvão teria que entrar dois dias depois “gastando” material e esforço para manter o queimador funcionando bem.

Ela realizou outras simulações, como por exemplo:

  • Parar dois dias (sábado e domingo) na produção e depois retomar
  • Ligar dois fornos em um dia para recuperar produção
  • Colocar 12 fornos e trabalhar 6 dias na semana.
  • Outras combinações possíveis

Ela realizou isso para discutir dentro das possibilidades de ciclo operacional exatamente para alertar e prever seu pai, Zé do Carvão.

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Passo 08 – Calculando os dutos do queimador de fumaça de carvão ecológico

Calculando os dutos

Sophia havia escolhido o layout retangular então ela teria que calcular dois tipos de dutos:

  • Duto de saída dos fornos secundário (ramificado).
  • Duto central maior ou primário de recebimento dos dutos ramificados.

Cada forno de carvão de Zé do carvão produz aproximadamente 17 kg de carvão por hora na fase de carbonização (1,25 toneladas de carvão dividido 72 horas de carbonização)

Cada Kg de carvão por sua vez produz 170 kg de fumaça e 26 kg de água perfazendo 196 kg de fumaça por hora

196 Kg de fumaça equivalem a 196 m3 de fumaça para uma densidade de fumaça de 1 kg por m3.

1 m3 de fumaça equivale 1.000 litros então teremos :

  • 196.000 litros de fumaça por hora
  • 3267 litros de fumaça por minuto
  • 54 litros de fumaça por segundo (0,054 m3).

Calculando os dutos secundários de fumaça de cada forno

 

Sophia verificou que a velocidade máxima recomendada (econômica) em dutos de fumaça de alvenaria é de 15 m/s para que ele mantenha o regime laminar e não turbulento.

Para efeitos de projeto Sophia decidiu usar a velocidade 7 m/s (50% do máximo recomendado).

Um detalhe importante que Sophia havia estudado é que o volume de fumaça não é constante com o tempo, e que existe uma fase exotérmica do processo que a perda de massa é muito maior, existindo um elevado pico de produção de fumaça.

O pico acontece na fase intermediária da produção de carvão ecológico ( no segundo terço da carbonização).

Ocorrem pequenos volumes de fumaça no começo e no final do processo.

Geralmente o valor de pico é de 4-5 vezes a média da produção de fumaça.

Usaremos para efeito de cálculo então pico da produção de fumaça:

5 x 54 l= 270 litros por segundo de pico de produção de fumaça.

Existirá um momento na carbonização em que o duto deverá ter a capacidade de escoar facilmente este volume de fumaça.

Sophia calculou então a seção do duto em metros quadrados

Seção do duto (m2) = Vazão (m3/s) dividi pela velocidade (m/s)

Seção do duto  (m2) = 0,270/7 = 0,039 m2

Sophia imaginou um duto quadrado de tijolos cerâmicos com uma pequena copa na parte superior.

Imaginando uma seção quadrada, ela tirou a raiz quadrada da seção (desconsiderou a área da copa que era pequena).

Raiz quadrada de 0,039 = 0,0196 m ou aproximadamente 20 cm

O duto de saída de fumaça do forno teria pelo menos 20 cm de largura com 20 cm de altura.

Calculando o duto primário ou central do queimador de fumaça de carvão ecológico

Para calcular as dimensões Sophia teve que desenhar o layout escolhido

O Layout escolhido é espelhado e cada perna do duto central recebe 4 dutos ramificados, no entanto poderá no futuro haver uma expansão para 6 fornos, então linha de gás receberá até 06 fornos simultâneos

Para calcula o duto basta multiplicar a seção em m2 de um forno pelo número de ramificações

0,039 m2 x 6 fornos = 0,234 m2.

Repetindo o mesmo procedimento dos dutos ramificados tirando a raiz quadrada

Raiz de 0,234m2 = 0,48 m

A perna teria aproximadamente 0,50 m de largura e 0,50 m de altura

No entanto isto seria o máximo, considerando que todos os 6 fornos seriam ligados simultâneos numa única “perna”.

Ela perguntou se isso poderia acontecer na operação e Zé do Carvão disse que não, na pior das hipóteses seriam 3 fornos

Sophia usando o bom senso, e reduziu a seção quadrada em 50%.

Então ela refez as contas acima

0,039 m2 x 3 fornos = 0,117 m2.

Repetindo o mesmo procedimento dos dutos ramificados tirando a raiz quadrada

Raiz de 0,117m2 = 0,34 m de (largura e de altura do duto, sem considerar a copa).

Passo 09 – Calculando o queimador de fumaça de carvão ecológico

Calculando o queimador de fumaça

Sophia então resolveu calcular agora o queimador de fumaça de carvão ecológico

Ela verificou que calcular o queimador de gases de carbonização era fácil!

Ela utilizou uma referencia de cálculo simples, aprendida nas aulas da Fórmula da Carvoaria Perfeita.

Uma tonelada de carvão por dia produzido precisaria de um volume de câmara de combustão do queimador de fumaça aproximada de 1 a 1,3 metros cúbicos.

A produção prevista de Zé do carvão é de 33 toneladas de carvão por mês podendo chegar a 53 toneladas por mês.

Se dividirmos a produção máxima de Zé do Carvão de 53 toneladas por 30 dias e multiplicarmos por 1,2 m3 (entre 1,0 e 1,3 m3) chegaremos no valor de 2,10 m3 de volume da câmara de combustão.

Existe um relação entre largura e comprimento  que otimiza a queima de gases de carbonização estes valores variam de 1,8 a 3,0.

calcular o queimador de fumaça

Sophia escolheu um valor intermediário que facilitasse a construção do equipamento dela.

Ela escolheu como referência a relação de 2,0.

Cada metro na largura in terna do queimador teria aproximadamente 2 metros de comprimento.

Então o queimador vai ter internamente 1,00 x 1,00 x 2,00 Estando dentro do intervalo proposto.

Da mesma forma como nos dutos, o queimador teria uma copa mas esta área seria desconsiderada, seria usada como margem de segurança do projeto.

Passo 10 – Calculando a chaminé do queimador de fumaça de carvão ecológico

Calculando a chaminé do queimador de fumaça

O próximo passo de Sophia seria calcular as dimensões da chaminé.Para dimensionar  a chaminé seria necessário calcular duas variáveis chaves do sistema.

  • A vazão de fumaça
  • A pressão necessária para extrair a fumaça

Calculando a vazão de fumaça

Sophia calculou a vazão basta dividindo a produção de fumaça do mês pelo tempo em horas.

O resultado obtido foi de 0,058 m3/hora

Sophia aprender que ar é necessário para queimadr a fumaça e que as vezes ela teria queimar material auxiliar.

Sophia verificou recomendações dos estudos realizados de acrescentar de 15 a 30% de ar de mistura neste gás para ter uma queima eficiente (incluindo a queima de algum material auxiliar). Ela decidiu usar 25% de margem de segurança.

Sophia multiplicou 0,058m3/h x 1,25 =0,0725 m3/s

Sophia sabia que a produção de fumaça não é uniforme este valor pode ser 3-5 vezes maio dentro da fase de carbonização. Desta vez ela multiplicou apenas por 4 pois geralmente na fase rica não precisa de combustível auxiliar.

0,0725 m3/s x 4 = 0,29m3/s

Calculando a pressão

Sophia sabia que a pressão se calcula pelo caminho de maior perda de carga.

Para calcular a pressão o comprimento dos dutos deve ser levado em consideração.

No entanto, Sophia verificou no caso dela que o regime de transporte do gás de carbonização seria laminar, ou seja  a perda de carga seria muito pequena.

Cada 10 metros de percurso da fumaça iria consumir menos de  0,3 mmca de pressão e a velocidade se mantivesse dentro do projetado de até 7 m/s.

Valores de pressão imperceptíveis, os dutos estavam bem calculados.

No entanto existem as válvulas e curvas cada válvula e curva iriam aumentar bem a pressão.

Cada válvula e curva consumiria de 10 a 20 vezes o valor em mmca por metro de dutos.

Importante destacar que a pressão é calculada apenas do forno mais distante, o que vale é o maior valor de pressão acumulado e não a soma.

O que acontece é

  • 1 válvulas de restriução  +
  • 1 curvas para o duto central +
  • Curva para o queimador +
  • Anteparos de turbulência dentro do queimador +
  • Entrada da chaminé
  • Curva na chaminé

Tenho 6 restrições x 2 (20vezes/10metros) x 0,3 mmca = 3,6 mmca. acrescente para cada metro de altura do forno 1 mmca, se o forno tem 2,5 metros = 3,6 +2,5 mmca = 6,1  mmca.

Chegamos a pressão do sistema: 6.1 mmca

Sophia agora iria calcular a chaminé

Calculando a chaminé do queimador de fumaça de carvão ecológico

5.10.2.1 Calculando a chaminé.

Sophia aprendeu que a seção de saída da chaminé não pode ser menor que nenhuma seção do queimador.

As seções do projeto (dutos e queimador) devem ser lógicas, ao longo de todo projeto. Uma seção estrangulada dará problemas no equipamento.

Sophia desenhou e a seção de entrada do queimador com 0,8 x 0,8 = 0,81 m2 e a saída do queimador com 0,5 x 1,7 = 0,85m2 .

A boca da chaminé teria então a seção de 0,9 m2.

Para calcular a altura da chaminé Sophia  multiplicou a pressão calculada por 1,3

6,1mmca x 1,3 = 7,93 metros de altura.

Sophia decidiu que a chaminé teria pelo menos 8 metros de altura.

O próximo passo de Sophia foi consultar um engenheiro especialista que entedesse de chaminés para projetar e construir a chaminé nas dimensões calculadas.

Seu Francisco, havia alertado a Sophia, a partir do erro de outras produtores de carvão, que muitas chaminés haviam caído no passado, sorte que ninguém havia se machucado.

Seu Francisco disse que a chaminé deve ser bem calculada, usar materiais internos certos, ter uma conicidade certa e uma fundação bem feita.

Seu Francisco disse que uma vez uma chaminé afundou de um lado 5 cm, isso fez com que ele ficasse torta igual a torre de Piza na Itália, ela deslocou mais de 60 cm no topo pois ela tinha 12 metros de altura.

Ele havia guardado as fotos que recebeu da chaminé torta.

Só que poucos dias depois a chaminé torta caiu.

Mas Sophia não erraria neste quesito pois Seu Francisco já havia alertado.

Sophia então passou para o próximo passo que consistia de uma plano de ação rápido e efetivo.

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Os próximos passos

próximos passos

O próximo passo de Sophia foi estabelecer um plano de ação com as seguintes atividades para dar seguimento a fábrica de carvão ecológico de seu pai Zé do Carvão

  1. Adquirir os projetos executivos da Fórmula da Carvoaria Perfeita;
    1. Layout produtivo (Locação + Drenagem/aguas pluviais) + Hidráulico
    2. Dutos + Queimador de gases + Chaminé (Executivo)
    3. Projetos de apoio (Executivo sanitários, escritório, refeitório)
  2. Contratar um desenhista para personalizar o projeto segundo as dimensões obtidas por Sophia.
  3. Levantar e orçar a construção.
  4. Elaborar um Business Plan: Neste ínterim obteriam um modelo  padrão de Business Plan da Fórmula da Carvoaria Perfeita e ajustariam para apresentar a bancos e possíveis investidores.

Sophia teria em poucos dias uma audiência sobre a fumaça da carvoaria e tinha como estratégia apresentar ao juiz o projeto e os  investimentos que seriam realizados como justificativa de prazo para mudar o seu modelo de produção, para um modelo de carvão ecológico.

Sophia estava registrando desde agora as melhorias que estavam acontecendo .a parte operacional e apresentaria os projetos adquiridos e toda personalização ao Juiz.

Ela estaria entrando para uma elite de projetos no Brasil que serviria de modelos para todos os outros produtores de carvão vegetal.

Conclusões

dicas finais queimador de fumaça

Entendendo como funciona a lógica de projeto de uma fábrica de carvão ecológico com queimador de fumaça a implementação será fácil e operacionalidade simples.

Você aprendeu neste artigo épico com o exemplo de Zé do carvão como projetar em linha gerais um módulo familiar (de pequenas dimensões) de uma pequena fábrica de carvão ecológico.

Mas este é apenas um passo para viabilidade de um negócio de carvão ecológico.

Além de técnicas de produção de carvão e controle de fumaça iremos explorar também técnicas construtivas e materiais alternativo para construção de um queimador de gases de carbonização e todo sitema de suporte.

Existe um campo enorme de exploração e melhorias e muitas mudanças irão acontecer em termos de produção de carvão vegetal

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Informações

Sobre o Autor

Daniel Camara Barcellos,é especialista em Energia de Biomassa e tem estudado a melhor forma de AJUDAR PESSOAS  a projetarem construírem e operarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

Engenheiro Florestal formado na Universidade Federal de Viçosa com especialização em Fontes Alternativas de Energia, Mestrado e Doutorado em Energia de Biomassa.

NOS ÚLTIMOS 20 ANOS já ajudou inúmeras empresas e pessoas a desenvolverem e instalarem unidades ecológicas de carvão vegetal.

A partir dos  RESULTADOS COMPROVADOS de unidades sustentáveis  tem como perspectiva de mudar a péssima imagem da produção de carvão vegetal e ter ajudar a alcançar as habilidades necessárias para produzir carvão ecológico.

Com sua recente formação em Coach tem treinado de forma muito mais efetiva os profissionais que desejam enveredar pela produção de carvão ecológico.

Destina 10% da renda angariada pelos seus treinamentos para AJUDAR CRIANÇAS e famílias de baixa renda a partir da EDUCAÇÃO a se desenvolverem como indivíduos e assim se propiciarem a terem uma VIDA MAIS ABUNDANTE !

Sobre a Fórmula da Carvoaria Perfeita

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA  é a metodologia definitiva de produzir carvão vegetal de forma ECOLÓGICA.

A Fórmula da Carvoaria Perfeita é um treinamento avançado que objetiva treinar pessoas para se tornarem “Experts” em produção de carvão ecológico e se tornarem conhecedores da sabedoria da FÓRMULA ECOLÓGICA DE PRODUÇÃO CARVÃO VEGETAL.

Este  treinamento avançado é único no mundo. Apenas um grupo seleto de pessoas conhecem a fórmula e usufruem do poder da sua transformação.

A FÓRMULA DA CARVOARIA PERFEITA tem transformado vidas e negócios e tem ajudado o segmento a mudar a imagem da produção de carvão vegetal.

Acesse  http://carvoariaperfeita.com e saiba mais.

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