Prensa para briquetes de combustível: opções de fabricação de equipamentos para prensagem de serragem faça você mesmo

Aquecer com serragem ou aparas – é algo comum para os habitantes do nosso país, adotado de países europeus. Sua popularidade se deve ao baixo custo da matéria-prima e ao seu bom poder calorífico específico durante a combustão. Ao criar uma prensa caseira para briquetes, é possível obter combustível de qualidade praticamente de graça.

Vamos contar como fabricar uma máquina simples e barata para produzir combustível briquetado. No artigo que propomos, apresentamos a construção, damos dicas de montagem. A tecnologia de produção e os requisitos para a matéria-prima de madeira são fornecidos.

Tecnologia de criação de briquetes

A fabricação pelo método de prensagem de pellets e briquetes a partir de resíduos de processamento de madeira é um processo há muito estabelecido. Portanto, ao criar uma máquina caseira para obter “briquetes ecológicos” de qualidade, não é necessário inventar nada, mas sim aplicar trabalhos já existentes.

Descrição da física do processo

O uso de material lenhoso a granel para aquecimento encontra aplicação em pequenas caldeiras e fornos. A serragem fornece a mesma energia que a madeira de massa e umidade semelhantes, mas seu armazenamento em estado natural leva ao aparecimento de sujeira e poeira. Portanto, esses resíduos são prensados em briquetes de várias formas.

Com algumas ressalvas, pode-se dizer que a madeira é composta de fibras (celulose) e de uma substância que as une – a lignina. Cada pedaço de serragem e aparas mantém sua integridade graças a esse polímero. Para estabelecer ligações fortes entre as peças individuais, elas também precisam ser coladas.

A composição química da madeira e do produto prensado a partir da serragem é a mesma. Mas a estrutura física do briquete é diferente da estrutura da madeira maciça, o que leva a uma queima mais longa.

No processo de prensagem, é aplicada forte pressão sobre a serragem, fazendo com que a lignina seja liberada e una o material no molde. Essa ligação, claro, não é tão forte quanto na madeira maciça, mas é suficiente para que o briquete resultante não se desfaça.

A quantidade de lignina na madeira em relação à massa seca depende da espécie de árvore:

• abeto: 30%;
• pinheiro: 27%;
• espruce: 27%;
• álamo: 22%;
• bétula: 19%.

Quanto maior o percentual de lignina, menor a pressão necessária para sua extração. Portanto, produzir briquetes de serragem de abeto é mais fácil do que de bétula.

Além da prensa clássica para produção de combustível a partir de materiais granulados, existe também uma máquina extrusora. A essência do seu funcionamento é que, sob a ação de uma rosca sem-fim, o material passa por um canal que se estreita gradualmente.

Como resultado, cria-se uma pressão muito alta. No entanto, implementar essa opção em casa é complicado e requer conhecimentos específicos, por isso é melhor optar por modelos com molde de prensagem.

Uso de substância adesiva

Na produção industrial de combustível prensado, utilizam-se máquinas para criar pressão na faixa de 500 a 3000 atm. Em alguns fabricantes (por exemplo, a empresa alemã “RUF”), a formação do briquete ocorre por meio da combinação de compressão com força de 2000 atm e aquecimento da matéria-prima até 150°C. A densidade desses produtos atinge 1.2 kg/dm³.

Uma máquina industrial de prensagem de serragem é cara e tem alta produtividade. Ela é antieconômica para produção de briquetes em pequenas quantidades.

Se você fizer uma prensa para briquetes com materiais improvisados, não conseguirá obter tais características. Portanto, os produtos definitivamente terão menor densidade e maior tendência a desintegrar-se.

Para compensar a liberação insuficiente de lignina e obter maior resistência dos briquetes de serragem, pode-se adicionar uma substância adesiva externa, como:

• Argila líquida. A fração mássica necessária desse aglutinante dissolvido em água é de 5 a 10% do peso total.
• Papelão ondulado úmido.
• A cola de papel de parede mais barata diluída em água.

A proporção percentual de papelão ondulado ou cola é determinada experimentalmente, pois depende da granulometria da serragem, de sua umidade e da pressão aplicada no molde.

Requisito para a matéria-prima utilizada

Mesmo com o uso de equipamentos industriais, é difícil obter briquetes ou pellets de qualidade a partir de resíduos de madeira se sua espessura for superior a 4 mm. A granulometria do material para dispositivos caseiros deve ser menor. Isso se deve à pressão mais baixa e à ausência de aquecimento da matéria-prima.

Idealmente, o diâmetro da serragem e a espessura das aparas não devem ser maiores que 2 mm. A grande maioria dos resíduos de madeira atende a esses parâmetros.

Mas há casos em que a matéria-prima está contaminada com galhos pequenos, lascas ou cascas. Então, antes da prensagem, para obter uma massa homogênea, é necessário fazer um preparo prévio – triturar o material passando-o por um triturador.

Um triturador para obter resíduos de madeira com espessura de até 2 mm pode ser feito por conta própria. Um triturador de jardim comum não serve, pois produz uma granulometria muito grossa.

Para obter uma boa densidade do briquete, deve-se evitar matérias-primas contaminadas com grama, areia ou terra. Ao contrário da argila, a camada de solo vegetal não possui propriedades aglutinantes, portanto o produto prensado se desfará facilmente.

Também é necessário cumprir a condição de proporção percentual da casca – não deve ultrapassar 5%. Isso é impossível de medir, mas visualmente, a serragem com um volume significativo de casca parece mais escura. A serragem deve estar seca. A umidade elevada leva a uma maior friabilidade do briquete e à redução do seu poder calorífico específico.

No verão, a matéria-prima pode ser seca ao sol ou em ambiente ventilado. No inverno, a secagem deve ser feita em um terraço ou outro cômodo auxiliar com temperatura ligeiramente positiva. Para uma evaporação mais intensa, pode-se usar ventilação forçada.

A umidade da serragem ou cavacos deve ser medida de acordo com a tabela acima. Usar um higrômetro não dará o resultado correto, pois com ele só é possível obter o valor na superfície da pilha.

Se a pressão na prensa caseira para fabricação de briquetes de serragem for insuficiente para liberar a lignina, a matéria-prima não é seca, mas, ao contrário, é embebida em água junto com um aglutinante adicional. Neste caso, ao misturar, obtém-se melhor homogeneidade, e o excesso de umidade será removido durante a compactação.

Elementos principais da prensa

Os principais elementos de uma prensa comum são o molde (copo onde se coloca o material granulado), o pistão e o mecanismo que gera pressão. É fácil fazê-los por conta própria, pois são típicos para máquinas de briquetagem.

Estrutura do molde de prensagem

O copo onde se coloca a serragem ou cavacos é chamado de molde ou câmara. A geometria dele determinará os parâmetros do briquete.

Qual será a forma da seção transversal do copo, assim será o tipo de briquete. Já o seu comprimento pode variar, mas certamente não excede a altura do molde.

Normalmente, a câmara é feita a partir de um pedaço de tubo de aço redondo ou perfilado. A base do pistão, que entra no copo, é cortada de uma placa de parede espessa (pelo menos 3 mm de espessura).

Ao fabricar o molde, é necessário considerar a relação das seguintes grandezas:

• área da seção transversal do molde (s, cm²);
• pressão aplicada ao pistão (u, kgf);
• pressão específica sobre a matéria-prima (p, kgf/cm²);

Essas grandezas estão relacionadas pela fórmula:

p = u / s

Briquetes com uso de aglutinante adicional mantêm bem a forma, se forem formados sob pressão específica superior a 150 atm. (1 atm. ≈ 1 kgf/cm²). Com base na capacidade de força gerada pelo pistão, calcula-se a área da seção transversal da câmara.

Por exemplo, se houver um macaco hidráulico de 10 toneladas, então:

s < u / p = 10000 / 150 = 67 cm².

Para tais condições, um tubo quadrado perfilado com lado de 80 mm ou um tubo redondo com diâmetro nominal de até 90 mm será adequado.

O comprimento do briquete obtido (l) depende da altura do molde de prensagem (h), da densidade da matéria-prima no estado seco original (q₁) e no estado briquetado (q₂):

l = h * (q₁ / q₂)

Além disso, após a primeira compressão, pode-se novamente adicionar cavacos no copo e repetir o procedimento. Dessa forma, é possível aumentar o comprimento da peça obtida praticamente até a altura da câmara de prensagem.

Durante o processo de compressão da serragem, ocorre a liberação de umidade do briquete. Para que ela saia livremente, a câmara é perfurada com pequenos orifícios, mas dispostos com frequência.

É possível garantir a saída de água da câmara através de orifícios feitos com broca de metal de 2-3 mm

Após a formação do briquete, é necessário retirá-lo do molde. O uso de mola e falso fundo, como frequentemente recomendado na internet, não é prático. A alta pressão comprime totalmente a mola, de modo que, com o tempo, ocorre uma deformação em seu formato, resultando na perda de suas propriedades.

Portanto, é necessário fazer um fundo removível do molde de prensagem e empurrar o briquete para fora, ou construir um copo desmontável. No segundo caso, será necessário fazer uma camisa adicional de barra de aço.

Métodos disponíveis para gerar pressão

Existem três formas comuns de atingir pressão que são adequadas para uma prensa caseira para produção de briquetes combustíveis: uso de alavanca, macaco hidráulico ou parafuso. Cada um deles tem suas vantagens, e sua implementação na prática não é muito complicada.

Uso de força muscular e alavanca

Normalmente, usa-se um tubo metálico como alavanca. Ele não deve dobrar sob a força muscular de uma pessoa. Por exemplo, um tubo de água reforçado com diâmetro de 40 ou 50 mm e espessura de parede de 4 a 4,5 mm será adequado.

Fórmula para calcular a força de pressão do pistão (m) em função do esforço aplicado pela pessoa (M), da distância do pistão ao ponto de fixação da alavanca (l) e do comprimento total da alavanca (L)

O comprimento da alavanca e a distância do ponto de apoio até a conexão com o pistão são escolhidos não apenas visando alcançar a pressão necessária. Outro parâmetro importante é a profundidade de imersão do pistão no copo (h, cm).

Ela é calculada pela fórmula:

h = R * (l / L)

Aqui, R (cm) é a altura até a qual a extremidade da alavanca descerá.

É desejável projetar a estrutura de modo que a profundidade de imersão do pistão seja suficiente para formar o briquete sem compressão repetida, com pré-preenchimento do material. Isso aumentará grandemente o ritmo de produção.

A profundidade necessária de imersão do pistão (h, cm) pode ser calculada conhecendo a densidade seca inicial (q₁) e a densidade briquetada (q₂) da matéria-prima e a altura do copo (H):

h = H * (1 – q₁ / q₂)

Se, por algum motivo, ocorrer um erro (geralmente devido à determinação incorreta do valor da densidade inicial da matéria-prima) e a profundidade de imersão do pistão for insuficiente para conferir a dureza necessária ao produto, não é necessário refazer toda a estrutura.

Pode-se reduzir a altura do copo ou, adicionando serragem, prensar um briquete em duas ou três passadas.

Aplicação do macaco hidráulico

Para criar uma pressão forte, são usados dispositivos hidráulicos, como os macacos tipo garrafa comuns. Geralmente, em uma casa onde há um carro ou outra máquina, esses agregados hidráulicos existem, porém sua capacidade de carga pode ser insuficiente.

A estrutura de uma prensa hidráulica típica consiste em um quadro e uma viga móvel, sobre a qual se coloca o macaco. O retorno do sistema à posição inicial ocorre pela ação de molas.

Os macacos são baratos. Por exemplo, modelos projetados para 30-40 toneladas podem ser adquiridos por menos de 50 €. E com esses números já é possível obter briquetes de grande seção transversal ou vários (3-5) exemplares do tamanho comum.

Para obter vários briquetes simultaneamente, coloca-se o número necessário de moldes de prensa em fila. A estrutura móvel central deve ser resistente para não ceder com o tempo. O melhor é construí-la a partir de uma viga em I ou de um tubo perfilado de parede grossa.

O próprio processo de prensagem é mais demorado do que com o uso de uma estrutura de alavanca. No entanto, o uso de um macaco hidráulico potente permite obter uma pressão específica muito maior sobre a peça. Os briquetes ficam mais uniformes e densos, e já possuem uma aparência comercial atraente.

Mecanismo de prensagem por parafuso

O princípio de funcionamento da prensa manual de parafuso é semelhante ao da alavanca, mas a força aplicada é transmitida em um ângulo de 90°. Quanto maior o diâmetro do manípulo e menor o passo da rosca, maior o coeficiente de aumento de pressão.

A prensa de parafuso para serragem é semelhante a um dispositivo para extrair suco. No entanto, a pressão gerada nela é muito maior. Portanto, a resistência do mecanismo de rosca deve ser maior.

Essa estrutura também permite gerar mais pressão do que uma máquina baseada em mecanismo de alavanca. Sua desvantagem significativa é a velocidade de operação mais lenta entre as opções apresentadas.

No entanto, entre os pontos positivos, podemos destacar:

• simplicidade da construção;
• possibilidade de comprar essa prensa por pouco dinheiro com pequenas adaptações para as necessidades de briquetagem;
• tamanho pequeno.

Ao trabalhar com uma prensa de parafuso, não se deve usá-la “até o limite”, quando não há mais força física suficiente para girar o mecanismo. Nesse caso, a rosca sofre de um lado a força aplicada pela pessoa e do outro (a 90°) a força de resistência do briquete resultante. Isso levará ao desgaste rápido da rosca ou à sua falha.

Para não exagerar e quebrar o mecanismo, é necessário obter um resultado suficiente em amostras de teste e instalar um limitador ou fazer uma marca na rosca com um marcador, indicando sua posição máxima permitida.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Criação de uma prensa de alavanca caseira. Fabricação das peças principais e descrição do princípio de funcionamento:

Adaptação da estrutura da máquina e o próprio processo de prensagem de briquetes:

Máquina para obtenção simultânea de vários briquetes baseada em macaco hidráulico:

Fazer você mesmo uma máquina para briquetagem de serragem não é difícil. Você pode escolher usar o princípio de alavanca, hidráulico ou de parafuso para criar pressão. Mas é preciso lembrar que a qualidade dos produtos fabricados dependerá não apenas do mecanismo montado, mas também da preparação da matéria-prima.

Um processo bem estabelecido ajudará a fornecer à sua propriedade um combustível de qualidade e barato, e até mesmo a estabelecer sua comercialização.

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