Cozinhando com gás: Professor ganha patente para forno industrial sem chama

3 de abril de 2023

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por Shane Nyman, Universidade de Wisconsin Oshkosh

Pawel Olszewski, professor associado de tecnologia de engenharia mecânica da University of Wisconsin Oshkosh, recebeu recentemente uma patente nos EUA para seu forno de impacto sem chama, projetado e construído no Laboratório Industrial de Ensino e Pesquisa de Energia (TERIL) no campus de Oshkosh.

Olszewski iniciou o processo de patente em 2019 com a WiSys, organização sem fins lucrativos com sede em Wisconsin dedicada a ajudar inventores a proteger sua propriedade intelectual, e recebeu a notícia da aprovação em fevereiro.

Intitulada "forno de impacto sem chama", a invenção é a patente número US 11.585.601 B2, concedida em 21 de fevereiro.

Fornos industriais - como os que esta criação aprimora - são usados ​​para uma variedade de propósitos, incluindo tratamento térmico e fusão de materiais como aço ou alumínio. Os benefícios da configuração de impacto sem chama, disse Olszewski, incluem aquecimento mais rápido para aumentar a produtividade; menos poluentes emitidos porque o aquecimento completo reduz os óxidos de nitrogênio; e redução do consumo de combustível com gases de exaustão em temperaturas mais baixas.

O novo forno dispõe de jatos de gás natural e ar para afetar diretamente o objeto que está sendo aquecido, transferindo calor substancialmente por transferência de impacto em vez de radiação convencional e convecção induzida termicamente.

Como o ar e o gás estão girando em altas velocidades dentro do forno - "como um enorme tornado", explicou Olszewski - a reação química para produzir calor extremo está ocorrendo em todos os lugares o tempo todo.

A câmara, que tem 30 centímetros de altura, 30 centímetros de largura e profundidade, atinge temperaturas acima de 1.800 graus Fahrenheit.

"Tudo se mistura e o gás está sempre encontrando o oxidante", disse ele. "Então, quando você olha para dentro do forno durante a operação sem chama normal, não há chamas. Você tem combustão, mas não há chamas. O gás natural oxida, reage com o oxigênio, gera calor, mas não há chama."

O protótipo foi construído no TERIL no terceiro andar do Halsey Science Center. O forno é o quarto sistema industrial exclusivo construído ali e requer os outros três para funcionar: resfriamento, bombeamento e ar comprimido.

A ideia pode ser rastreada até quando Olszewski era um pós-doutorado na Universidade de Michigan. Enquanto estava lá, ele trabalhou com fornos sem chama mais simples. As ideias continuaram girando em sua mente e quando ele veio para a UW Oshkosh em 2014, ele e seus alunos começaram a criar todos os sistemas industriais que permitiam a existência do forno.

"Não há uma única peça do equipamento que foi comprada no estado em que se encontra. Tudo foi comprado como um componente", disse ele. "Cortamos quaisquer que sejam os quadros, organizamos nossos próprios gabinetes de controle, tudo aqui inclusive o software que controla todos os sistemas."

O que Olszewski espera a seguir é que uma empresa local expresse interesse para que a ideia possa crescer além do protótipo único. Ele disse que qualquer empresa que funde alumínio, ferro fundido, aço ou mesmo vidro pode fazer uso da tecnologia. Ele pode se traduzir em mais ou menos qualquer tamanho e os fornos já em uso podem ser adaptados.