Tijolo ou massa: o que pertence a cada zona da câmara de combustão a biomassa

Por dentro, uma câmara de combustão parece igualmente quente em todo o lado. Não é. Sobre a grelha há um leito de brasas que se move a cada avanço e desgasta mecanicamente a parede. Dois metros acima, onde entra o ar secundário, registam-se a temperatura mais elevada e a turbulência mais forte. Mais acima ainda, à entrada da caldeira, os gases de combustão arrefecem, e é precisamente aí que os álcalis se depositam. Três zonas, três solicitações completamente diferentes, num único espaço.

Os fabricantes habituais de instalações de combustão de madeira referem na sua documentação o «revestimento integral da fornalha com chamote». Está correto e, ainda assim, incompleto: diz que se reveste, mas não com quê nem onde. Essa decisão é tomada em obra e determina a vida útil.

Sobre a grelha, tijolo

A grelha de avanço empurra o leito de combustível para a frente por etapas. O que arrasta ao longo da parede lateral é uma mistura de brasas, cinzas e materiais minerais estranhos: nas estilhas florestais, areia do empilhamento; na madeira usada, também pedras e metal. Este movimento atua como uma lixa, hora após hora, durante toda a época de aquecimento.

Contra a abrasão mecânica, um tijolo cozido é superior a uma massa não cozida. Foi cozido em fábrica a mais de 1 300 °C, a sua estrutura está concluída e a sua densidade é uniforme. Uma massa monolítica só endurece em serviço, e endurece mais depressa na superfície quente do que em profundidade. É precisamente na zona onde o leito de brasas raspa que ela é mais vulnerável.

Acima do leito de brasas, massa

Acima da zona da grelha, a relação inverte-se. Aí já não há abrasão, mas há geometria: cantos, planos inclinados, a transição para a caldeira, passagens para o ar secundário e para a instrumentação. Assentar cada uma destas formas em tijolo significa trabalho de ajuste, muitas juntas e muitos pontos onde algo pode começar.

Aí, um revestimento monolítico não tem juntas. Acompanha a forma, envolve ancoragens e passagens sem juntas e pode ser aplicado de uma só vez. O que o prejudica sobre a grelha, ou seja, só atingir a resistência final em serviço, não tem aqui qualquer importância.

A junção entre os dois é o verdadeiro trabalho

Onde dois materiais se encontram surge o ponto mais fraco de todo o revestimento. O tijolo e a massa dilatam de forma diferente e em momentos diferentes: o tijolo acompanha a temperatura de imediato, a massa reage com atraso e, no primeiro aquecimento, sofre ainda retração.

Se o limite atravessar a parede como uma linha horizontal reta, construiu-se um ponto de rotura contínuo. Na primeira variação de carga abre-se, e a partir daí a fissura propaga-se por todo o comprimento da parede. Por isso, o limite é feito em denteado: as fiadas de tijolo entram na massa em degraus, cada degrau desfasado do seguinte. Uma fissura que segue um degrau termina no seguinte.

As juntas de dilatação não são um pormenor secundário

O material refratário dilata ao aquecer. Uma parede de câmara de combustão com dez metros de comprimento cresce vários centímetros. Se não tiver espaço para isso, pressiona contra si própria e acaba por ceder em algum lado, normalmente onde sai mais caro.

• A junta tem de ser vertical e contínua, sem desfasamentos, caso contrário a força volta a transmitir-se através dos tijolos.
• É calafetada com fibra cerâmica e não preenchida com argamassa: a fibra cede e, ainda assim, veda contra os gases de combustão.
• A sua largura resulta da dilatação do tijolo escolhido à temperatura de serviço, não de um valor empírico.
• Deve ficar num ponto estaticamente estável, não num canto nem junto a uma passagem.

Os bocais de ar secundário determinam a queima completa

O ar secundário é insuflado acima do leito de brasas e assegura a pós-combustão dos gases ascendentes. Se as aberturas estiverem mal posicionadas, a queima completa piora de forma mensurável. Nas fornalhas de grelha de avanço habituais, a posição dos bocais faz parte do dimensionamento da combustão e não é um pormenor.

Para a construção refratária, isto significa que os bocais são colocados durante a montagem e não abertos depois com o martelo. Uma abertura furada posteriormente não tem um bordo fechado, a estrutura fica perturbada junto ao furo e o ar escoa sem controlo ao longo do revestimento, em vez de entrar no fluxo de gases. Quando se renova um painel com bocais, a sua posição deve ser medida antes e reposta depois, ao milímetro.

O que torna este combustível tão particular

A madeira arde de forma mais limpa do que o carvão, mas as suas cinzas são quimicamente mais agressivas. O potássio e o sódio evaporam no leito de brasas, sobem com os gases de combustão e condensam onde a temperatura baixa: à entrada da caldeira e nas primeiras superfícies de aquecimento. Aí formam, com o óxido de silício do revestimento, compostos de baixo ponto de fusão. A superfície torna-se vítrea, pegajosa, e as cinzas aderem a ela.

É por isso que nesta zona não se pode aplicar a qualidade mais barata. Um material denso, formulado para resistir aos álcalis, oferece aos álcalis menos superfície de ataque do que um chamote comum de porosidade aberta. Na madeira usada e nos resíduos de manutenção da paisagem, o teor de álcalis é mais elevado do que nas estilhas florestais limpas. O combustível ajuda, portanto, a determinar que material deve ficar à entrada da caldeira.

Como reconhecer um bom trabalho

Depois da montagem, todas as câmaras de combustão parecem bem feitas. Se o estão, mostram-no alguns pontos que se podem observar de forma dirigida na visita de receção:

• O limite entre tijolo e massa é denteado ou corre em linha reta?
• As juntas de dilatação são verticais e contínuas e estão calafetadas com fibra, ou foram tapadas com argamassa?
• As aberturas de ar secundário estão bem integradas no aparelho, com bordo fechado?
• O aparelho sobre a grelha tem juntas estreitas, ou há faixas de argamassa com vários milímetros abertas?
• A curva de aquecimento foi entregue por escrito e é adequada ao material aplicado?

O último ponto é o mais frequentemente esquecido. Depois da aplicação, um revestimento monolítico contém água, que tem de sair lentamente. Se o aquecimento for demasiado rápido, gera-se pressão de vapor na estrutura e a superfície destaca-se. A execução mais cuidada fica então desvalorizada em poucas horas.

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