Wednesday, January 22, 2020

Os fornos e suas atmosferas

Vidrado de cobre, em queima de forno elétrico, 1.223°C.


Os fornos e suas atmosferas


Oxidante ou redutora? O que isso quer dizer?


As massas e os vidrados, durante a queima, sofrem influência da atmosfera do forno. Esta pode ser neutra, oxidante ou redutora, dependendo do forno utilizado. Você já deve ter ouvido falar disso. Mas você sabe o que isso quer dizer? 

Para entendermos o que se passa em um forno elétrico, a primeira coisa é entender que a corrente elétrica consiste no movimento ordenado de elétrons que é formado quando há uma diferença de potencial – ou seja, tensão elétrica – em um fio condutor. Esse movimento no material condutor fica sujeito a uma oposição que é conhecida como resistência elétrica.

A física postula que a resistência (conceito físico) é a eficiência que um corpo tem de dificultar a passagem elétrica, que resulta, na grande maioria das vezes, em liberação de calor, é dai que advém o nome de resistência ou resistor.  Resistência ou resistor, no caso, são aqueles  "fios" em espiral presentes no interior dos fornos elétricos para cerâmica. Estas resistências são constituídas por diferentes materiais de características especiais, que são definidas de acordo com a temperatura e potência que elas vão dissipar, como ligas metálicas quando falamos dos fornos elétricos para cerâmica, metais puros presentes nas resistências de lâmpadas antigas, resistências de cerâmica como utilizadas nas subestações de energia elétrica, carbono como nos circuitos eletrônicos etc. Ao ligar seu forno, a corrente elétrica aquece a resistência (material) por oferecer resistência (conceito físico) à passagem desta corrente aplicada.

O ar que respiramos está composto por 75,5% de nitrogênio, 23,2% oxigênio e 1,3% de gases inertes e hidrogênio. Temos, portanto, uma atmosfera naturalmente oxidante, ou com abundância de oxigênio. Na queima elétrica, a atmosfera, ou seja, o ambiente dentro do forno, é sempre neutra ou oxidante, já que as resistências transformam a energia elétrica em energia térmica sem a necessidade de consumir o oxigênio, que se mantém presente durante todo o processo da queima. A queima se dá por radiação térmica, aquecendo os corpos cerâmicos no interior do forno até o nível que as transformações químicas acontecem.

Nos fornos a gás, a lenha ou a óleo, a transmissão de calor se dá através da combustão (lenha, butano, propano, óleo diesel etc.) Para que haja combustão é necessário que haja um combustível, por exemplo: carvão, madeira, diesel, gás metano. Isto é, um material oxidável que será consumido ao reagir com o oxigênio nas condições apropriadas.

O oxigênio é o mais comum dos comburentes, este ingrediente é necessário para a combustão. Comburentes são elementos fortemente oxidantes  e sua quantidade regula a intensidade da chama. Além do oxigênio, outros elementos como o enxofre, cloro e flúor, também são comburentes.

Quando queimamos à gás, à diesel, à carvão ou à lenha, o carbono contido nestes combustíveis se combina com o oxigênio para produzir a reação química de combustão, e os produtos desta reação são calor e dióxido de carbono.

Para que a combustão aconteça, precisamos também de uma fonte de energia, uma ignição ou uma faísca. Depois que a reação inicia, a energia liberada na forma de calor fornece a energia necessária para que a reação tenha continuidade, até que o combustível ou comburente (oxigênio) se consumam.

Se não há oxigênio suficiente durante a combustão, alguns carbonos livres são liberados (a popular fumaça preta que sai da chaminé dos fornos de cerâmica), assim como monóxido de carbono. E o oxigênio está não apenas no ar, mas nas paredes das peças cerâmicas, nos vidrados ou nas paredes do forno.

Nas elevadas temperaturas destes tipos de fornos, o monóxido de carbono é quimicamente ativo e irá obter oxigênio de qualquer fonte disponível, retirando o oxigênio ligado aos óxidos metálicos presentes no vidrado e mesmo nos corpos cerâmicos, alterando suas características químicas e produzindo efeitos variados nos vidrados e escurecendo o corpo cerâmico. A este tipo de queima damos o nome de queima redutora. O controle da redução, ou seja, diminuição do oxigênio na atmosfera do forno, fica ao encargo do ceramista, que a controla de acordo com o objetivo da queima.

Um bom exemplo prático do efeito dessas duas queimas é o óxido de cobre, que, em atmosfera redutora, pode oferecer os vidrados (ou esmaltes) vermelhos. Já nas queimas oxidantes, além do verde, nos oferecem os vidrados de cor azul turquesa. Em ambos os casos, é importante notar que a composição do vidrado base precisa favorecer o surgimento de tais cores. O que não impede que um forno a gás produza um azul turquesa, ou um forno elétrico um vermelho de cobre. Novamente, é o ceramista que irá determinar, de acordo com seus objetivos.

Alguns estudos apontam que a queima redutora pode fragilizar algumas ligações moleculares nos corpos cerâmicos, mas nada exatamente significativo, as implicações são irrelevantes, e não cabe me estender mais aqui. Eu me preocuparia muito mais com a emissão de gás carbônico na atmosfera, mas hoje as tecnologias cerâmicas evoluem e existem fornos por combustão que não emitem fumaça, sendo assim é uma questão de responsabilidade do ceramista da ordem do comprometimento, de trabalhar com uma energia limpa, o que implica em pesquisa.

Em suma, não há uma atmosfera melhor ou pior que a outra, são fenômenos que se constituem de forma diferente. Cada atmosfera tem a sua beleza e oferece uma enorme gama de possibilidades, dependendo apenas dos estudos e dedicação do ceramista em conhecer e tirar o melhor proveito do forno que tem em mãos, ou que almeja ter.

Bom trabalho e lindas criações!
Acácia Azevedo.


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