Forno de
Homogeneização
em Container
Projeto detalhado para fabricação de um forno de homogeneização de tarugos de alumínio, adaptado dentro de um container marítimo de 40 pés High Cube, com aquecimento a GLP e carro transportador motorizado.
Visão Geral
Escopo e especificações gerais do projeto
Este projeto detalha a fabricação e montagem de um forno de homogeneização de tarugos de alumínio, adaptado dentro de um container marítimo de 40 pés High Cube. O equipamento é projetado para realizar o tratamento térmico de homogeneização em tarugos com comprimentos de até 6.400 mm e diâmetros variando de 4" a 7", utilizando aquecimento a GLP com controle preciso de temperatura.
O forno conta com sistema de circulação de ar forçada para garantir uniformidade de temperatura de ±5°C na carga, três zonas de controle independentes, e um carro transportador motorizado sobre trilhos para o manuseio seguro e eficiente dos tarugos.
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tipo de Forno | Homogeneização com circulação de ar forçada |
| Estrutura Externa | Container 40' HC (12,19m × 2,44m × 2,90m) |
| Fonte de Energia | GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) |
| Temperatura de Operação | 550°C a 620°C (ajustável) |
| Uniformidade de Temperatura | ± 5°C na carga |
| Comprimento Máx. Tarugo | 6.400 mm |
| Diâmetro dos Tarugos | 4" (101,6 mm) a 7" (177,8 mm) |
| Capacidade de Carga | ~28 toneladas |
| Sistema de Carregamento | Carro transportador motorizado sobre trilhos |
Dimensionamento e Estrutura
Adaptação do container e câmara interna do forno
Divisão do Container
O container de 40 pés HC será dividido em duas seções principais: a câmara do forno, com aproximadamente 7.000 mm de comprimento, e a sala de máquinas e controle, com aproximadamente 4.600 mm. Uma parede de separação interna isolada divide os dois ambientes.
Onde o processo de aquecimento ocorre
Queimadores, ventiladores e painel
Câmara Interna (Útil)
As dimensões internas úteis da câmara do forno, após a aplicação do isolamento térmico:
| Dimensão | Medida |
|---|---|
| Comprimento Útil | 7.000 mm |
| Largura Útil | 1.950 mm |
| Altura Útil Total | 2.300 mm |
Distribuição Vertical
| Seção | Altura |
|---|---|
| Plenum Superior | 400 mm |
| Área de Carga | 1.400 mm |
| Plenum Inferior | 200 mm |
| Estrutura do Carrinho | 300 mm |
Isolamento Térmico
Sistema multicamadas para eficiência energética e segurança
O sistema de isolamento térmico é crucial para a eficiência energética do forno e para a segurança operacional, mantendo a temperatura externa do container em níveis seguros. Será composto por um sistema multicamadas com espessura total de 300 mm.
| Localização | Camada 1 | Camada 2 | Espessura |
|---|---|---|---|
| Paredes e Teto | Fibra Cerâmica 1260°C | Lã de Rocha HD | ~300 mm |
| Piso | Tijolos + Concreto isolante | Lã de Rocha HD | ~300 mm |
| Porta | Fibra Cerâmica 1260°C | Lã de Rocha HD | ~300 mm |
Montagem do Isolamento
Estrutura de Suporte
Perfis de aço soldados na parede interna do container para ancoragem do isolamento.
Instalação das Camadas
Lã de rocha e fibra cerâmica fixadas com pinos e clipes de aço inox (hook bolts).
Revestimento Interno
Chapas de aço inoxidável AISI 310S de 2 mm em toda a superfície interna.
Piso Refratário
Tijolos e concreto isolante para suportar o peso dos trilhos e do carro.
Clique para ampliar — Desenho 07: Detalhe do Isolamento
Sistema de Aquecimento
Queimadores de alta velocidade a GLP com controle modulante
Especificação dos Queimadores
| Tipo | Alta Velocidade (High Velocity) |
| Combustível | GLP |
| Quantidade | 3 unidades |
| Capacidade / Queimador | ~500.000 Kcal/h (~580 kW) |
| Capacidade Total | ~1.500.000 Kcal/h (~1.740 kW) |
| Controle de Chama | Modulante, independente por zona |
| Ignição | Piloto a gás com supervisão por ionização |
Zonas de Controle
O forno é dividido em três zonas de controle de temperatura independentes (frente, meio e fundo), cada uma com seu próprio queimador e termopar. Isso permite ajuste fino da temperatura ao longo do comprimento da carga.
Trem de Gás
Cada queimador possui seu próprio trem de gás montado conforme normas de segurança:
Clique para ampliar — Desenho 08: Trem de Gás
Circulação de Ar
Sistema de circulação forçada de alto volume para uniformidade térmica
Para garantir a uniformidade de temperatura de ±5°C, um sistema de circulação de ar forçada de alto volume distribui o ar quente gerado pelos queimadores por toda a câmara através de ventiladores de recirculação e dutos estrategicamente posicionados.
Ventiladores de Recirculação
| Tipo | Centrífugo para alta temperatura |
| Quantidade | 3 unidades |
| Vazão / Ventilador | ~30.000 m³/h |
| Pressão Estática | ~125 mmWC |
| Temp. de Operação | Até 650°C |
| Material | Aço Inox AISI 310S |
| Acionamento | Motor trifásico com inversor |
Fluxo de Ar
Queimadores disparam ar quente no plenum superior
Ar é forçado para baixo, passando em alta velocidade pela carga de tarugos
Ar passa pelo plenum inferior (sob o carro) e retorna pelas laterais
Ventiladores de recirculação succionam o ar de retorno e reintroduzem na zona de mistura
Defletores de aço inox ajustáveis balanceiam o fluxo ao longo da câmara
Carro Transportador
Sistema motorizado sobre trilhos para manuseio seguro da carga
Especificações
| Tipo | Bogie Hearth Car |
| Capacidade | 30.000 kg |
| Estrutura | Aço carbono ASTM A36 |
| Plataforma | 6.800 × 1.800 mm |
| Rodas | 6× aço forjado Ø160mm |
| Trilhos | TR-45 (interno + externo) |
Acionamento Motorizado
Translação
Motor 5,5 kW com freio, redutor helicoidal, transmissão por corrente. Velocidade 0-10 m/min via inversor.
Berços em "V"
Intercambiáveis para diferentes diâmetros (4" a 7"). Fabricados em aço refratário com espaçamento de 800 mm.
Clique para ampliar — Desenho 04: Carro Transportador
Porta e Vedação
Porta guilhotina com vedação dupla e acionamento eletromecânico
Estrutura da Porta
A porta será do tipo guilhotina (movimento vertical), fabricada com estrutura de perfis de aço carbono, preenchida com isolamento multicamadas de 300 mm e revestida internamente com aço inox AISI 310S.
Acionamento
Motorredutor elétrico trifásico com freio integrado. Transmissão por correntes de rolos com sistema de contrapesos. Guias laterais com roldanas de baixo atrito.
Vedação Dupla
Selo de Fibra Cerâmica
Cordão de fibra cerâmica de alta densidade em todo o perímetro do batente.
Sistema de Travamento
Atuadores pneumáticos ou cunhas mecânicas para pressão uniforme sobre o selo.
Clique para ampliar — Desenho 05: Porta Guilhotina
Controle e Segurança
Automação completa com CLP, IHM e intertravamentos de segurança
Controle PID
Algoritmos PID modulam a chama de cada queimador para manter ±5°C de uniformidade.
Supervisão de Chama
Programador de chama com eletrodo de ionização. Corte automático em falha.
Instrumentação
Termopares tipo K nas 3 zonas + termopares de carga + termopar de segurança.
IHM Touchscreen
Tela colorida com gráficos de tendência, receitas, alarmes e registro de dados.
Intertravamentos de Segurança
Desenhos Técnicos
Conjunto completo de desenhos com vistas, cortes e detalhes construtivos
Vista Lateral (Corte Longitudinal)
Vista Frontal (Corte Transversal)
Vista Superior (Planta Baixa)
Carro Transportador Motorizado
Porta Guilhotina
Berços e Separadores
Detalhe do Isolamento Térmico
Trem de Gás (Diagrama)
Lista de Materiais
Bill of Materials (BOM) — Principais componentes e quantidades
Estrutura e Chaparia
| Item | Material / Fab. | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| Container | Aço Corten | 40' HC (12,19m × 2,44m × 2,90m) | 1 un |
| Chapa Revestimento | Inox AISI 310S | Espessura 2 mm | ~100 m² |
| Perfis Estruturais | ASTM A36 | Vigas W, Cantoneiras L, Perfis U | Conf. projeto |
| Perfis Internos | ASTM A36 | Perfis U e L para ancoragem | ~150 m |
| Chapa da Porta | ASTM A36 | Espessura 5 mm | ~6 m² |
| Trilhos | Aço Carbono TR-45 | 6 m de comprimento | 4 peças |
Isolamento Térmico
| Item | Material / Fab. | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| Fibra Cerâmica | 1260°C, 128 kg/m³ | Espessura 50 mm | ~120 m² |
| Lã de Rocha | Alta densidade | Espessura 100 mm | ~80 m² |
| Tijolo Isolante | Classe 23 (1260°C) | Para piso | ~200 un |
| Concreto Isolante | Classe 23 (1260°C) | Para piso | ~1 m³ |
| Pinos de Ancoragem | Inox AISI 304 | Ø6mm × 250mm | ~800 conj. |
| Cordão Fibra Cerâmica | — | Ø25mm, vedação porta | ~15 m |
Aquecimento e Gás
| Item | Material / Fab. | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| Queimador Alta Vel. | Eclipse / Kromschröder | ~580 kW, GLP, Modulante | 3 un |
| Programador de Chama | Honeywell / Siemens | Supervisão por ionização | 3 un |
| Válvulas Solenoide | Dungs / Honeywell | DN40, Classe A, com VPS | 6 un |
| Válvula Modulante | — | DN40, atuador elétrico | 3 un |
| Regulador de Pressão | Dungs / Fisher | DN50 + DN40 | 1 + 3 un |
| Ventilador Combustão | — | Conforme espec. queimador | 3 un |
Componentes Mecânicos
| Item | Material / Fab. | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| Ventilador Recirculação | Howden / Daniels | ~30.000 m³/h, 650°C | 3 un |
| Motor Ventilador | WEG / Siemens | ~15 kW, trifásico | 3 un |
| Motor Carro | WEG / SEW | 5,5 kW, com freio | 1 un |
| Redutor Carro | SEW / Bonfiglioli | Alto torque | 1 un |
| Motor Porta | WEG / SEW | 2,2 kW, com freio | 1 un |
| Rodas do Carro | Aço forjado | Ø160mm, flange dupla | 6 un |
Parafusos e Fixadores
| Item | Material / Fab. | Especificação | Qtd. |
|---|---|---|---|
| Parafuso M16×50 | Aço Carbono | Classe 8.8 | ~100 un |
| Porca M16 | Aço Carbono | Classe 8 | ~100 un |
| Arruela Lisa M16 | Aço Carbono | — | ~200 un |
| Parafuso M10×30 | Inox 304 | A2-70 (para liner) | ~500 un |
Instruções de Montagem
Sequência lógica para fabricação e montagem do equipamento
Preparação do Container
Realizar cortes na estrutura (abertura da porta, passagens para queimadores e ventiladores). Soldar parede de divisão e estrutura de perfis de ancoragem.
Instalação do Isolamento
Instalar piso de tijolos e concreto isolante. Fixar camadas de lã de rocha e fibra cerâmica com pinos de ancoragem. Instalar revestimento de aço inox.
Montagem da Estrutura Externa
Instalar trilhos no piso do forno e área externa. Montar estrutura da porta guilhotina e pórtico. Instalar motor, correntes e contrapesos.
Montagem do Carro Transportador
Soldar chassi, montar eixos, rolamentos e rodas. Instalar motor, redutor e transmissão por corrente. Fixar plataforma e berços intercambiáveis.
Sistemas de Aquecimento e Circulação
Montar ventiladores e queimadores na sala de máquinas. Instalar componentes do trem de gás conforme normas. Conectar dutos de ar de combustão.
Instalação Elétrica e de Controle
Posicionar painel elétrico. Passar cabos de potência e controle. Instalar termopares nas posições especificadas. Conectar IHM e testar comunicação.
Comissionamento e Testes
Testes a frio de movimentos (porta, carro). Testar lógica de segurança e intertravamentos. Primeiro acendimento (cura do refratário). Teste com carga para verificar uniformidade.