040. CURSO CALCINAÇÃO ENG. FARENZENA

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FABRICAÇÃO DE CIMENTO 
PORTLAND 
 
FUNDAMENTOS BÁSICOS DA CALCINAÇÃO E 
CLÍNQUERIZAÇÃO 
 
 
 
ENGENHARIA DE PROCESSO 
MANUAL TÉCNICO 
1
a
 PARTE 
 
 Eng. Hélio Farenzena 
 
 
 
 2 
ÍNDICE 
 
CAPITÚLO I 
 
ORIGEM E EVOLUÇÃO DO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE CIMENTO 
PORTLAND 
Introdução 
Histórico 
  Cimento Romano 
  Cimento Inglês 
  Cimento Portland 
  Cimento Portland no Brasil 
Fornos rotativos de clínquerização 
Considerações 
Definição 
  Processo de clínquerização via úmida 
  Processo de clínquerização via semi-úmida 
  Processo de clínquerização via semi-seca 
  Considerações relativas ao sistema Lepol 
  Descritivo sucinto do sistema Lepol 
  O sistema Lepol pode ser introduzido no sistema semi-úmido e semi-seca 
Fornos rotativo de clínquerização via seca 
  Forno rotativo de clínquerização via seca longo 
  Forno rotativo de clínquerização via seca com pré-aquecedor de ciclones 
Princípio de funcionamento do pré-aquecdedor de ciclones 
Pré-aquecedor com torre vertical de colunas e câmaras de turbilionamento 
 
CAPITÚLO II 
 
FORNOS DE CLÍNQUERIZAÇÃO DE CONCEPÇÃO MODERNA 
Fornos de clínquerização concepção moderna dotados com sistema de pré-calcinação 
  Considerações 
  Principais tipos de fornos via seca 
  Comprimento médio dos fornos rotativo 
  Fluxograma esquemático de uma planta moderna de fabricação de cimento 
 
CAPITÚLO III 
 
TEORIA DA CALCINAÇÃO E CLÍNQUERIZAÇÃO 
Noções básicas de Termodinâmica 
Definição 
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Energia térmica 
  Classificação de energia térmica 
  Lei da conservação da matéria 
  Lei da conservação da energia 
Calor 
  Reações exotérmicas 
  Reações endotérmicas 
Capacidade térmica ou calor específico 
Mudança de fase ou de estado 
  Evaporação 
  Vaporização 
Calor sensível e calor latente 
Temperatura 
  Escalas de temperaturas 
Estudo dos gases 
Introdução 
Comportamento dos gases 
  Calor específico dos gases 
  Princípio básico dos gases 
  Valores absoluto de temperatura e pressão 
Lei das transformações dos gases 
  Lei de Boyle-Mariotte 
  Lei de Gay-Lussac 
  Lei de Charles 
  Lei geral dos gases 
- Conceito de Mol 
- Massa Molar 
Condições normais ou standart de um gás 
Transferência de calor 
  Considerações 
  Princípio da transferência de calor 
  Mecanismo da transferência de calor 
 - Condução 
 - Convecção 
 - Radiação 
Combustíveis e combustão 
Combustíveis 
  Combustíveis sólidos de origem fóssil 
 - Turfa 
- Linhito 
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- Carvão mineral 
 - Hulha 
 - Carvão vegetal 
  Combustíveis líquidos 
 - Fuel oil 
 - Coque de petróleo 
  Combustíveis gasosos derivados do petróleo 
- Gás natural 
- Gás liquefeito de petróleo (GLP) 
- Gás de Nafta 
  Combustíveis gasosos derivados de carvão mineral 
 - Gás de coquearia 
 - Gás de alto forno 
 - Gás de cidade 
  Combustíveis a base de celulose 
Combustão 
  Generalidades das reações de combustão 
  Temperatura no processo de combustão 
 - Temperatura de inflamação do combustível 
 - Temperatura de ignição do combustível 
 - Temperatura de combustão do combustível 
  Características das reações endotérmicas e exotérmicas 
  Composição do ar atmosférico 
  Equações das reações de combustão 
 - Combustão completa do carbono - C 
 - Combustão do CO 
 - Combustão do hidrogênio 
 - Combustão do enxofre 
Poder calorífico dos combustíveis 
Entalpia de vaporização (HV) 
Principais gases resultantes da combustão 
  Óxidos de nitrogênio–NOX 
 - Thermal-NOX 
 - Fuel-NOX 
 - Prompt-NOX 
  Oxido de enxofre–SOX 
  Dióxido de carbono – CO2 
  Monóxido de carbono – CO 
Combustão em fornos de clínquerização 
  Aproveitamento da energia de combustão 
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  Combustão com excesso de ar de queima 
  Combustão primária e secundária 
 - Combustão secundária 
 - Combustão primária 
 - Fatores que influem na chama 
Características dos combustíveis utilizados em fornos de clínquerização 
  Combustíveis líquidos 
 - Características dos atomizadores mecânicos 
 - Processo de nebulização dos combustíveis líquidos 
  Combustíveis gasosos 
  Combustíveis sólidos 
  Preparação dos combustíveis sólidos 
 - Secagem 
 - Moagem 
 - Granulometria ou tamanho ideal das partículas 
 - Temperatura de ignição das partículas 
 - Tempo de combustão das partículas 
 - Atmosfera redutora para combustão das partículas 
Generalidades das reações envolvidas no processo de calcinação e clínquerização 
  Reações exotérmicas 
  Reações endotérmicas 
  Evaporação da água livre e adsorvida da farinha 
  Desidratação das argilas 
 Decomposição do carbonato de magnésio– MgCO3 
  Decompsição do carbonato de cálcio – CaCO3 
 Consideração relativas ao processo de descarbonatação 
 - Relação entre temperatura e pressão de CO2 
- Relação entre a temperatura e a concentração de CO2 
- Cinética das reações de dissociação do CaCO3 
 - Transformações físicas 
 
 
CAPITULO IV 
Transferencia e distribuição de calor nos sistemas de calcinação e clínquerização 
  Considerações 
Troca térmica entre material, ar e gases 
  No circuito da torre de ciclones 
  No circuito do forno rotativo 
 - Na zona de calcinação 
 - Na zona de clínquerização 
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 - Na zona do primeiro resfriamento 
  No circuito do resfriador de grelhas 
 - Na zona de recuperação de calor 
 - Na zona morta ou zona complementar de refrigeração 
Distribuição de calor ao longo do sistema forno de clínquerização 
  Considerações 
  Distribuição de calor nos pré-aquecedores de ciclones e pré-calcinadores 
 - Nos sistemas convencionais 
 - Nos sistemas dotados com pré-calcinadores 
Concepção construtiva dos sistemas de pré-calcinação 
  Considerações 
Classificação dos sistemas de pré-calcinação 
  Sistema ‚SP‛(Suspension Preheater Kilin) 
  Sistema ‚AT‛(Air Througt) 
  Sistema ‚AS‛(Air Separate) 
 - Sistema ‚ILC‛- In Line Calciner) 
 - Sistema ‚SLC‛- Separate Line Calciner 
  Outras configurações de pré-calcinadores 
 - Sistema ‚SLC-S‛- Separate Line Calciner- Special 
Fatores que influem no perfil de temperatura e perda de carga do pré-aquecedor 
  Circulação de material 
  Eficiência e perda de carga dos ciclones 
 - Vantagens proporcionadas pelos ciclones de ultima geração 
  Válvulas pendulares 
  Espalhadores de material 
  Ar falso 
Fatores que influem na cinética de combustão e eficiência de descarbonatação 
Principais sistemas de pré-calcinação 
  Sistema de pré-calcinação e calcinadores tradicionais 
  Pré-calcinadores tradicionais da F.L.Smidth 
  Descrição sucinta do funcionamento 
 - Modelo ‚ILC-E‛ 
 - Modelo‚ILC‛ 
- Modelo ‚SLC‛ 
  Modelo ‚RSP‛(Reiforced Suspension Preheater) da Onoda – Japão 
Nova geração de pré-calcinadores para queima de combustíveis de baixa reatividade 
  Pré-calcinadores da F.L.Smidth 
  Descrição sucinta do funcionamento 
 - Modelo ‚SLC-S‛ 
 - Modelo ‚SLC-SX‛ 
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 - Modelo ‚SLC-D‛ 
Bibliografia consultada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FABRICAÇÃO DE CIMENTO PORTLAND 
 
 
FUNDAMENTOS BÁSICOS DA CALCINAÇÃO E CLÍNQUERIZAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
ENGENHARIA DE PROCESSO 
MANUAL TÉCNICO 
 
1
a
 PARTE 
 
 Eng. Hélio Farenzena 
 
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CAPÍTULO - I 
 
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS PROCESSOS DE CALCINAÇÃO E CLÍNQUERIZAÇÃO 
 
I)- Introdução: 
Na fabricação de cimento portland, cada fase ou estágio do processo envolve um conjunto de 
controles e operações unitárias, as quais são responsáveis pelas transformações físico-químicas, 
termoquímicas e mineralógicas das matérias-primas, desde o estado original (calcário, argilas e 
outros materiais corretivos e aditivos), até o estado final (cimento), passando, entretanto, por 
vários estágios intermediários. 
De forma análoga a outras tecnologias, o processo de fabricação de cimento portland, passou ao 
longo de sua história por sucessivos aprimoramentos, sendo hoje, por este motivo, uma 
tecnologia conhecida e consagrada em todos os países do mundo. 
A etapa de calcinação e de clínquerização ou cozedura dos materiais crus é considerada a fase 
central e mais complexa do processo de fabricação de cimento portland. Nesta etapa, nos 
processos via seca, os materiais crus após secos e finamente moídos e homogeneizados são 
gradativamente submetidos ao processo de aquecimento, calcinação, clínquerização e 
resfriamento em fornos rotativos de clínquerização industrial de grande porte, objetivando 
através deste processo térmico e termo-químico, em que o material atinge temperaturas de até 
1450C, inicialmente promover o aquecimento e a secagem dos materiais crus, bem como, a 
desidratação dos minerais argilosos e a descarbonatação do carbonato de cálcio e magnésio 
(CaCO3 e MgCO3), transformando-os em seus óxidos correspondentes com a liberação de gás 
carbônico (CaCO3  CaO + CO2 e MgCO3  MgO + CO2 ) e, posteriormente, a combinação 
do CaO com os demais compostos primários ou principais (SiO2, Al2O3, Fe2O3), juntamente com 
os componentes secundários ou minoritários (Mg, S, K, Na, P, Mn, Ti, F, Cl entre outros), 
proveniente das matérias-primas e das cinzas dos combustíveis utilizados no processo de 
cozedura, transformando-os ao final deste processo em um composto granular incandescente 
com nódulos subcentimétricos e centimétricos denominado de ‚Clínquer Portland‛ que, após 
deixar o forno é submetido ao processo de resfriamento passando o mesmo, em função disto, de 
coloração vermelha rubra, para uma coloração preta fosco. A calcinação e a clínquerização 
constitui-se, portanto, de um conjunto de transformações físicas e reações termoquímicas 
(sólido-sólido e sólido-líquido), a partir da mistura de materiais crus, dando origem ao clínquer 
portland, que é um composto com propriedades hidráulicas formado basicamente por quatro 
compostos cristalinos (óxidos cristalinos) essenciais (C3A, C4AF, C2S e C3S), que são os 
principais responsáveis pela mineralogia, morfologia, características físico-químicas e 
hidráulicas do clínquer e do cimento portland. 
 
 
 
 10 
 Calcinação 
 Farinha crua  CALOR Clínquerização  CLÍNQUER PORTLAND 
  Resfriamento 
II)- Histórico. 
A palavra cimento é originada do Latim‚CAEMENTU‛, que significava na velha Roma, 
espécie de pedra natural de rochedos. 
É muito difícil precisar quando ocorreu a primeira construção em que se tenha utilizado material 
de caráter cimentício como ligante, entretanto podemos aceitar que a origem destes materiais 
remonta a cerca de mais de 4000 anos. Assim, as primeiras construções egípcias foram feitas de 
tijolos confeccionados com lama do rio Nilo, com ou sem adição de fibras vegetais. Esses tijolos 
eram secos ao sol e, posteriormente, ligados entre si por camadas úmidas da mesma lama 
formando, portanto, uma peça sólida de tijolo e argila. 
 
Não muito longe dali, os Babilônios e Assírios utilizavam tijolos de argila e placas de gipsita 
(gesso natural) queimados e, cimentados com betume. Embora muito eficaz, este método se 
restringia àquelas regiões com depósitos naturais desses materiais, não sendo copiado por outras 
civilizações. 
Posteriormente vieram as construções de alvenaria dos Egípcios, cujo princípio era muito 
semelhante ao sistema atual de blocos unitários e placas rochosa ligadas por argamassa, 
constituída por uma mistura de areia e material cimentício. 
 
Existe na literatura uma grande controvérsia em relação ao primeiro material cimentício 
utilizado. Pensou-se, durante muito tempo que esse material seria a cal derivada da calcinação 
de rochas calcarias, entretanto, verificou-se posteriormente que o material utilizado era um gesso 
impuro contendo subordinadamente substâncias como carbonato, materiais argilosos, quartzo e 
outros. 
A razão pelo qual os Egípcios passaram utilizar gesso ao invés de cal, apesar do calcário ser 
mais abundante e acessível que a gipsita, era a escassez de combustível para a calcinação 
adequada das rochas calcarias as quais eram calcinadas a temperaturas próximas de 800·C, ao 
passo que a gipsita necessitava de apenas 160C. 
Von Landsberg, baseando-se em achados arqueológicos acredita que a utilização de argamassa 
contendo cal seja muito antiga, e que obras como as pirâmides do Egito e a grande muralha da 
China tenham sido erguidas utilizando-se argamassas contendo esses materiais. 
Para Davis, ao que tudo indica, os Gregos foram os primeiros a utilizarem a cal como 
aglomerante, inicialmente na Ilha de Creta, sendo difundido posteriormente para a Grécia e para 
a Itália, onde os Etruscos foram pioneiros, seguido pelos Romanos. 
Esses povos utilizavam também certos materiais naturais que, quando finamente moídos e 
misturados à argamassa de cal e areia, proporcionavam resistências mecânicas muito superiores 
àquelas obtidas sem a sua adição. Na Grécia, o material utilizado era um tufo vulcânico 
encontrado na Ilha de Thera (hoje Santorim), cuja qualidade goza de boa reputação mesmo nos 
dias de hoje. 
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Por outro lado, na Itália o material adicionado à cal correspondia a um tufo vulcânico de 
coloração avermelhada encontrado em diferentes pontos próximo à Baía de Nápoles. Uma vez 
que os materiais de melhor qualidade provinham da vizinhança do Monte Pozzuoli, o mesmo 
recebeu o nome de POZOLANA, sendo esta denominação posteriormente estendida para todos 
os materiais que apresentavam características semelhantes ao material do Monte Pozzuoli. 
As grandes obras gregas e romanas como o Panteão e o Coliseu, foram construídas com o uso 
desses materiais. 
Quando os Romanos não dispunham de pozolanas naturais, recorriam a produtos de argilas 
calcinadas como telhas ou cerâmicas moídas, que misturadas com a cal proporcionavam efeitos 
similares. Acredita-se que o emprego dessas pozolanas artificiais se originou na Ilha de Creta, 
sendo posteriormente utilizadas pelos Romanos. 
 
À qualidade das edificações Gregas e Romanas, até hoje surpreende a engenharia. De fato, 
como testemunho da excelência do processo de fabricação, encontramos ainda em nossos dias 
numerosas obras do Impero Romano, demonstrando que sua construção nãofoi um produto da 
casualidade, mas sim resultado de um profundo conhecimento da técnica de fabricação. 
 
Até 1750, havia uma absoluta falta de clareza com relação às propriedades dos aglomerantes 
hidráulicos (cimentos) até então produzidos e utilizados. 
O grande passo no desenvolvimento do cimento foi dado em 1756 pelo engenheiro inglês Jhon 
Smeaton que conseguiu desenvolver um produto de alta resistência por meio da calcinação de 
calcários moles e argilosos. 
Nesta data, Smeaton teve a incumbência de reconstituir o farol de Eddystone localizado na costa 
Cornwall (Inglaterra), que havia sido destruído por um incêndio. Em virtude da necessidade de 
identificar um material adequado que suportasse a severa ação da água do mar, este engenheiro 
pesquisou várias jazidas de calcário e verificou que ao contrário do que se acreditava até então, 
os melhores resultados eram obtidos através da calcinação de rochas calcarias que contivessem 
uma proporção considerável de materiais argilosos. Pouca importância se deu ao fato na época, 
porém essa observação foi considerada uma das mais importantes da história dos aglomerantes 
hidráulicos, pois, estudos posteriores destes materiais, revelaram a formação de silicatos e 
aluminatos de cálcio quando do cozimento da mistura de calcário com argila, dando como 
produto um composto com propriedades aglomerantes e hidráulicas, de boa qualidade. 
 
Na conclusão de seus testes, Smeaton fez uma observação interessante: ‚Em relação aos 
corpos de prova que foram mantidos de forma contínua sob a água, não parecem inclinados a 
variarem na forma, mas apenas a adquirirem dureza gradualmente, tanto que não tenho dúvidas 
de que fiz um cimento de características iguais as melhores pedras de Portland, tanto em solidez 
quanto em durabilidade‛. Muito provavelmente, o termo ‚cimento portland‛ adveio desta 
comparação de Smeaton entre seu cimento recém criado e a localidade de Portland, de onde se 
extraíam as rochas calcarias comercializadas na época. Assim, Smeaton legou a humanidade de 
que a mistura calcário e argila produzem cimento. 
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Cimento Romano: 
Em 1796 na Inglaterra, Josef Parker introduziu o então chamado ‚Cimento Romano‛ 
(originalmente denominado de Cimento de Parker), que exceto suas propriedades hidráulicas e 
coloração marrom, pouco lembrava as argamassas romanas preparadas a partir da cal apagada e 
pozolanas. 
De acordo com as especificações de Parker, o ‚Cimento Romano‛, derivava da queima de 
concreções ou nódulos argilosos intimamente associados com material carbonático. 
É interessante observar que no processo produtivo descrito por Parker, os nódulos contendo 
associações de materiais argilosos e carbonático, eram divididos a pequenos fragmentos e, 
então, queimados a temperaturas superiores às até então utilizadas no processo de fabricação de 
cimento, isto é, a temperatura atingida neste processo era quase suficiente para fundir ou 
vitrificar a mistura, que depois de resfriada e reduzida a pó, o material obtido era então a base 
do Cimento de Parker. Analisando as observações de Parker, parece ter sido ele a primeira 
pessoa a vislumbrar a importância de uma queima mais enérgica para a obtenção de um cimento 
de melhor qualidade. Efetivamente o material produzido por Parker tornou-se um dos melhores 
cimentos da época, e varias experiências foram feitas no sentido de imitar e aprimorar a 
metodologia de fabricação desenvolvida por Parker. 
 
Os primeiros testes e experiências para a produção de cimento artificial em escala industrial por 
calcinação a altas temperaturas de uma mistura artificial composta em proporções definidas de 
calcário e argila ocorreram em meados de 1818 na França por Vicat, que, apesar do êxito, a 
mesma por razões econômicas (escassez de energia e de tecnologia), não teve continuidade 
naquele país, sendo alguns anos mais tarde colocada em prática e patenteada na Inglaterra por 
Joseph Aspedin. 
Vicat observou que, ao contrário do que afirmava Smeaton, não era apenas as rochas calcarias 
naturais, relativamente impuras, as únicas que proporcionavam a obtenção de materiais 
hidraulicamente ativos. Segundo seus estudos e experimentos, a qualidade hidráulica das cales 
estava associada a um conteúdo adequado de material argiloso que poderia ser misturado 
artificialmente, inclusive em proporções ideais ou otimizadas. Devido às suas experiências, 
muitos autores consideram Vicat o inventor do comento portland. 
 
De forma análoga, o cientista holandês J.John também verificou a importância de materiais 
argilosos em misturas com calcário para a obtenção de produtos hidráulicos de excelente 
qualidade. 
 
Cimento Inglês: 
Avançando um pouco mais no tempo, tem-se o registro dos trabalhos realizados na Inglaterra 
por James Frost, que já se valia dos conhecimentos estabelecidos por Vicat, fabricando um 
cimento com características hidráulicas a partir da mistura de duas partes de cal e uma de argila, 
sendo denominado de ‘Cimento de Frost‛. 
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Em 1822, todavia Frost fundamentado nas experiências de Vicat abandonava o antigo 
procedimento de produção de cimento e patenteava um novo produto sob a designação de 
‘Cimento Inglês‛. O novo cimento era obtido através da queima de calcário ou margas 
calcarias, os quais eram praticamente isentos de qualquer mistura de alumínio e material 
argiloso, pois, já continham cerca de 20–40% de material silicoso ou sílica finamente moída e 
óxido de ferro. 
 
Os primeiros relatórios do início do século passado, baseados na patente de L.J. Vicar, em Paris 
(1818) e James Frost, em Londres (1822), descreviam os métodos de fabricação do cimento 
como sendo o resultado de um processo no qual se moia calcário com água e após misturava-se 
com uma certa quantidade de argila em forma de lama que, depois de homogeneizados eram 
colocados em locais apropriados para secagem natural. Após a mistura ter adquirido uma certa 
consistência, à mesma era calcinada em fornos de cal em forma de garrafa, denominados de 
fornos verticais. 
A capacidade dos primeiros fornos verticais de clínquer era em média da ordem de 15 a 30 
t/semana, e a movimentação dos materiais de uma seção para a outra, era efetuado através 
carrinhos de mão. 
 
Cimento Portland: 
Em 21 de outubro de 1824, o construtor inglês Joseph Aspdin calcinou uma mistura de pedras 
calcárias e argilas, transformando-as posteriormente em num pó fino. Este construtor percebeu a 
obtenção de um composto hidráulico que, após sua cura quando hidratado, alem de não se 
dissolver em água, tornava-se tão duro quanto às pedras empregadas em suas construções. No 
mesmo ano esta mistura foi patenteada por este construtor com o nome de ‚Cimento 
Portland‛, por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhante às rochas da 
ilha britânica de Portland. 
 
Desta forma, a invenção do cimento portland foi creditada a Joseph Aspdin, fato este contestado 
por muitos autores, uma vez que tanto a fabricação quanto à denominação do produto não 
foram completamente originárias dele. 
De fato, Aspdin utilizando-se dos conhecimentos adquiridos por seus antecessores, produziu um 
ligante hidráulico em condições praticamente semelhantes àquelas de cimentos anteriormente 
produzidos, sobretudo ao cimento de Vicat, Smeaton e Jhonson. 
 
Em 1843, Isaac Charles Johnson, ao tentar elaborar um cimento com características similar dos 
até então produzidos, deparou-se que por motivo acidental parte do material contido no interior 
do forno ficou exposta a uma temperatura superior a aquela normalmente utilizada e se fundiu. 
Para sua surpresa, depois de decorrido algum tempo, verificou-se que o cimento produzido a 
partir dos nódulos parcialmente fundidos ou escorificados, exibia uma resistência mecânica 
muito superior em relação aos cimentos produzidos com o material submetido a uma queima 
mais branda. 
 14 
A partir desta data, a continuidadedos experimentos de Johnson possibilitou avançar às 
experiências no sentido da otimização da temperatura de queima ou cozedura dos materiais crus 
de forma a se obter um produto escorificado em presença de fase líquida e, portanto, a 
fabricação de cimentos hidráulicos com características similares às dos Cimentos Portland 
produzidos atualmente. 
 
Na verdade, só a partir de 1845 é que se conseguiu um processo eficiente de calcinação de 
forma a transformar uma grande quantidade de materiais crus em um sinter denominado de 
clínquer, o qual proporcionou a partir deste momento, um grande incremento do potencial 
hidráulico dos cimentos melhorando assim, consideravelmente a qualidade dos mesmos. A partir 
desta data a industria cimenteira como um todo se desenvolveu rapidamente, devendo-se, 
entretanto, a Smeaton, Vicat e Jhonson, o desenvolvimento e a evolução dos cimentos ou 
aglomerantes hidráulicos. 
 
Em 1852, o fabricante de cimento George Frederick White, em frente ao Instituto dos 
Engenheiros Civis em Londres, desvendou publicamente o processo de fabricação de cimento 
empregado em sua fábrica que consistia no seguinte: 
‚O calcário e a argila eram misturados em proporções quimicamente definidas que, depois de 
moídos com água, a mistura era transferida para recipientes apropriados para redução parcial da 
umidade‛. Uma vez alcançada certa consistência, os materiais eram então alimentados aos 
fornos de cal vertical para ser processada a queima. Na produção deste tipo de cimento, o 
processo de calcinação era mais severo do que no processo da calcinação de cal ou do cimento 
romano. 
 
Em 1880, deu-se um passo importante ao desenvolver-se os fornos verticais de operação 
continua, os quais, proporcionaram um grande aumento da capacidade produtiva e melhor 
rendimento térmico em relação aos anteriores. A partir de 1877 foram realizadas várias 
experiências com fornos rotativos e em 1897 foi desenvolvido por Hurrye e Scaman na América 
do Norte o primeiro forno rotativo capaz de operar com sucesso com produção de clínquer da 
ordem de 50 t/d. Esses primeiros fornos rotativos eram fornos via úmida com uma emissão de 
pó equivalente a um terço do material alimentado e com um consumo específico de calor da 
ordem de 3000Kcal/Kg de clínquer. 
Foram necessários ainda quase trinta anos até que se pudesse conseguir uma redução substancial 
do elevado consumo térmico deste processo. 
 
Em 1928 o Dr. Otto Lellep deu um passo importante nesta direção, desenvolvendo o pré-
aquecedor de grelha transportadora (fig.07), alimentada com nódulos de pasta com teor de 
umidade da ordem 50 - 60% inferior aos teores de umidade praticados pelos processos via 
úmida (redução do teor de umidade de 36% para 20%). Esta invenção foi adotada pela empresa 
fabricante de equipamentos Polysius e recebeu o nome de ‚LEPOL‛ (‚Le‛ e ‚Pol‛ da 
primeira silaba de Lellep e Polysius respectivamente). Este novo desenvolvimento permitiu uma 
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redução do consumo específico de calor da ordem de 30-35% em relação aos processos via 
úmida. 
 
Em1934 surgiu uma patente Tcheca de um pré-aquecedor de material cru seco (farinha) em 
suspensão através de ciclones e, em 1951, a empresa Kloeckner-Humboldt-Deutz, na Alemanha, 
instalou em um forno rotativo o primeiro sistema com pré-aquecedor de material cru em 
suspensão por ciclones. 
A partir deste momento este tipo de sistema tornou-se predominante em virtude da grande 
economia de calor que ele proporcionava, entretanto, o grande obstáculo para a migração de 
fornos via úmida e semi-úmida para os fornos via seca com pré-aqucedor em suspensão, residia 
no fato de que a única forma de se conseguir uma boa homogeneização dos materiais crus era 
em forma de pasta através da moagem via úmida. Com o advento das modernas e eficientes 
técnicas de controles da homogeneização dos materiais crus secos, tais como, pilhas de pré-
homogeneização, silos de homogeneização por bateladas ou de homogeneização contínua 
dotados com câmaras de mistura, este tipo de problema foi pouco a pouco sendo superado. 
Como a evolução do processo de pré-aquecimento em suspensão, surgiram a partir de 1966 os 
primeiros sistemas de pré-aquecedores em suspensão dotados com pré-calcinadores os quais 
proporcionaram um aumento significativo no grau ou nível de descarbonatação e calcinação dos 
materiais crus antes dos mesmos ingressarem no forno rotativo e, em conseqüência disto, um 
grande aumento na capacidade produtiva dos fornos rotativos. 
 
 Cimento Portland no Brasil: 
No Brasil, a primeira tentativa de aplicar os conhecimentos relativos à fabricação de cimento 
portland ocorreu por volta de 1888, quando o comendador Antônio Proost Rodovalho 
empenhou-se em instalar uma fábrica em sua fazenda em Santo Antônio, em Juiz de Fora 
(Minas Gerais). Posteriormente, várias tentativas esporádicas foram efetuadas, entretanto, com 
pouco sucesso. 
A usina de Rodovalho operou de 1897 até 1904, quando paralisou a produção, voltando a operar 
novamente em 1907 e, extinguindo-se definitivamente em 1918. 
Em 1892 foi inaugurada uma fábrica na Ilha de Tiriri, no Roa Grande do Norte, que só 
funcionou por três meses. Em 1897 foi instalada uma outra fábrica que também funcionou 
poucos meses. 
Em 1912 houve a montagem da fábrica Monte Líbano, em Cachoeiro do Itapemerim, pelo 
Governo do Espírito Santo fundou em 1912, que funcionou até 1924, voltando a operar em 
1936, porem com novas instalações. 
Todas essas etapas não passaram de meras tentativas que culminaram em 1924 com a 
implantação, pela Cia de Cimento Portland Perus, de uma fábrica em Perus, no Estado de São 
Paulo, cuja entrada em operação em 1926 pode ser considerada como o marco da atividade 
cimenteira no Brasil. Naquele ano, 100% das 410.000t/anos consumidas no Brasil eram 
importadas. 
 
 16 
Até então o consumo de cimento no Brasil era modesto e o produto era importado. A produção 
nacional foi gradativamente se elevando com a implantação de outras fábricas, sendo que a 
participação de cimento importado oscilou durante décadas até praticamente desaparecer nos 
dias de hoje. 
Em 1939, o Brasil possuía cinco fábricas e apenas 5% do cimento era importado. Em 1953, o 
Brasil possuía 15 fábricas e o consumo de cimento era de três milhões de toneladas ano, sendo 
que um milhão de toneladas eram importadas. Atualmente (2002) a produção média de cimento 
no Brasil é da ordem 40.000.000t/ano. 
A industria brasileira de cimento passou ao longo de sua história por profundas modificações, 
sempre procurando adequar-se à modalidade técnica dos paises desenvolvidos e à realidade 
brasileira. Hoje 100% das fábricas são via seca, com consumo específico de calor médio da 
ordem de 750–850Kcal/Kg de clínquer. O combustível utilizado também teve que se adequar à 
realidade brasileira, tendo em 1985 substituído em até 95% a utilização do óleo combustível 
importado pelo carvão mineral. Atualmente o combustível mais utilizado é o carvão mineral e o 
coque de petróleo. Combustíveis derivados de biomassas, bem como, derivados de resíduos 
industriais e domésticos também estão sendo utilizados e testados. 
Verifica-se que essa industria, tem grande participação no processo de reciclagem de materiais 
residuais, tanto em relação aos que podem ser incinerados no forno, quanto àqueles utilizados 
como adição ativa no cimento, como, por exemplo, as escórias granuladas de alto forno e as 
cinzas volantes procedentes da combustão de carvão mineral em usinas termoelétricas. 
 
 
 
 
 
Fig.01 
 
 
 17 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.02 
 
Fig.01 e 02-Fotos de fornos de calcinação primitivo tipo verticais ou em forma de garrafa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.03-Fotografia de um dos primeiros fornos rotativos de clínquerização (F.L.Smidth) a entrar em operação na Europa em 1899 com diâmetro 
de 1,50m, comprimento de 18m e capacidade de 35t/d de clínquer portland. 
 
 18Fig.04-Fotografia ilustrando o transporte efetuado por tração animal da parte do tubo de um forno rotativo de clínquerização. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.05-Fotografia de um forno rotativo de clínquerização (F.L.Smidth – n 200), vendido em 1912 com diâmetro de 2,40m, comprimento de 
50m e capacidade de 110t/d de clínquer portland. 
 
 19 
 
 
 
 
 
Fig. 06-Foto ilustrando duas linhas de fornos rotativos de clínquerização dotados com pré-aquecedor de ciclones e resfriador de satélite. 
 
 
 
Fig.07-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com grelha de alimentação e pré-aquecimento de nódulos dos 
materiais crus (sistema Lepol) com duas câmaras de circulação dos gases no pré-aquecedor de grelhas. 
 
 20 
III)- Fornos rotativos de calcinação e clínquerização. 
 
III.1)- Considerações: 
Conforme já foi citado, nos processos primitivos, o material destinado à produção de cimento 
era calcinado em fornos verticais de operação intermitente, semelhante aos processos atuais de 
produção de cal a partir da pedra calcária. 
Fornos verticais com concepção técnica bem mais evoluídas que os antigos, por razões próprias 
de condicionalismo regionais de exploração, ainda encontram-se em operação nos EUA e na 
Índia. 
Os primeiros fornos rotativos de clínquerização eram do tipo via úmida, com diâmetro da ordem 
de 1,8–2,0m e comprimento de 20–25m, isentos de qualquer tipo de pré-aquecimento e, 
portanto, consumiam quantidades elevadas de combustível e, emitiam e desperdiçavam grandes 
quantidades de pó para a atmosfera. 
 
III.2)- Definição: 
Conforme o próprio nome diz, trata-se de um cilindro metálico com comprimento normalmente 
superior a 40m construído com chapas espessas (30mm - 60mm), com diâmetro que pode variar 
de 2- 6 metros (normal 3,60- 4,80m), revestidos internamente com tijolo refratário específico e 
apropriado para suportar quando em operação, níveis de temperatura da ordem de 800 - 1600C, 
de forma a proteger a carcaça do cilindro contra ações térmicas (deformações), abrasividade do 
material e retenção de calor (isolante). 
Os fornos rotativos de clínquerização encontram-se levemente inclinados em relação ao plano 
horizontal (inclinação da ordem de 3 - 4% no sentido do fluxo dos materiais), e apoiados através 
de 2 a 6 anéis de rodamento em cima de bases dotadas com dois conjuntos de roletes de apoio 
para cada uma das bases, os quais, encontram-se adequadamente fixados e distribuídos ao longo 
do cilindro do forno. Via de regra, o forno rotativo é acionado mecanicamente por um conjunto 
de motor/redutor e coroa/pinhão e a velocidade máxima de giro do cilindro depende do tipo de 
processo de calcinação utilizado, situando-se, entretanto, na faixa de 1-5 rpm (normal de 2,6-
4,0rpm). Atualmente, os fornos rotativos de ultima geração, possui apenas duas bases de apoio, 
comprimento da ordem de 40 – 46m, e o acionamento é efetuado através dos roletes de apoio. 
O comprimento dos fornos rotativos esta diretamente relacionado ao tipo de processo utilizado e 
sua capacidade de produção. Nos fornos dotados com sistemas de pré-aquecimento dos 
materiais crus, na extremidade de entrada (entre a caixa de fumaça e o cilindro do forno), existe 
uma bica ou calha de transferência do material para o interior do forno (fig.66, pág.140). Neste 
caso, a interface caixa de fumaça e forno rotativo é dotada com sistema apropriado de selagem 
para evitar a entrada de ar externo (ar falso) ao sistema. A extremidade de descarga do clínquer 
dos fornos rotativos dotados com resfriador de grelhas ou tubular, é acoplada ao cabeçote do 
forno, que nada mais é do que uma seção intermediaria alargada existente entre o forno e o 
resfriador, a qual tem como principal função, a transferência do clínquer do forno para o interior 
do resfriador, condução do ar de recuperação de calor (ar secundário para o interior do forno, 
 21 
apoio do maçarico ou queimador de combustível e em alguns casos para a retirada de ar quente 
para o pré-calcinador (ar terciário). 
 
Nota: 
Não é objeto deste trabalho estudar e discorrer sobre o princípio de funcionamento dos fornos 
rotativos de clínquerização via úmida, semi-úmida, semi-seca, via seca longo e via seca com 
apenas um ou dois estágios de ciclones, até porque, esses tipos de processos fazem parte do 
passado, entretanto, a titulo ilustrativo e didático, faremos a seguir uma breve descrição e, na 
seqüência, ilustraremos de forma esquemática cada um destes processos. 
 
III.2.1)- Processo de clínquerização via úmida: 
Neste tipo de processo, o material cru na forma de uma pasta com cerca de 32-38% de água é 
bombeado da bacia de homogeneização para a extremidade de entrada do forno (saída dos gases 
de exaustão gerados no processo). O material alimentado, neste caso flui ou avança lentamente 
através do forno rotativo passando, gradativamente pela zona de secagem (zona de correntes), 
zona de pré-aquecimento, zona de calcinação ou descarbonatação, zona de clínquerização ou de 
alta temperatura e zona de primeiro resfriamento que corresponde à região do forno localizada 
entre o início da formação da chama e a descarga do forno. O processo final de resfriamento ou, 
também denominado de segundo resfriamento, ocorre no resfriador industrial, o qual, pode ser 
fabricado de três diferentes concepções construtivas, a saber: 
 
a)- Resfriador tubular rotativo dotado com tambor ou tubo único; 
 
b)- Resfriador tubular tipo Satélite constituído por múltiplos tubos (9-11) acoplados à 
extremidade de descarga do forno. Este tipo de resfriador é também chamado de resfriador Unax 
ou Planetário 
 
c)- Resfriador de grelhas com movimento das mesmas de forma continua ou alternada 
(avanço/recuo). 
 
Nota: 
1a)- Embora não seja objeto de discussão destes equipamentos neste capítulo, genericamente 
podemos dizer que a principal função dos mesmos é a recuperação de calor do clínquer, isto é, 
o clínquer portland ao abandonar o forno rotativo, cai no resfriador industrial com uma 
temperatura da ordem de 1250-1400C, e é resfriado através da troca de calor com o ar ambiente 
insuflado através da camada de clínquer do resfriador. O clínquer depois de resfriado abandona 
o resfriador com uma temperatura média ( dependendo do tipo e da eficiência de troca térmica 
do resfriador), da ordem de 80 - 180C. 
 
 
 
 22 
 
 
Fig.08- Representação esquemática das três versões construtivas de resfriadores industriais utilizados em fornos de 
clíquerização. 
 
2a)- Por outro lado, o ar insuflado no resfriador, ao trocar calor com o clínquer se aquece e é 
utilizado na sua maior parte como ar para combustão dos combustíveis que sustentam a fonte 
geradora de calor para o processo de secagem, pré-aquecimento, calcinação, clínquerização; 
 
4
a
)- A preocupação de reduzir o elevado consumo térmico deste tipo de processo, bem como, o 
elevado desperdiço de material descartado para a atmosfera em forma de pó pela chaminé, 
concorreu, em um primeiro instante, para a introdução de sistemas trocadores de calor no 
interior do cilindro do forno, tais como, cortinas de correntes e cruzetas de aço ou de cerâmica 
localizados na zona de secagem e de pré-aquecimento dos materiais conforme ilustrado na 
fig.09; 
 23 
 
5a)- Neste tipo de processo, devido à alta emissão de pó que, apesar das constantes otimizações, 
ainda persiste, os mesmos em função disto, praticamente não possuem problemas de circulação 
e condensação de componentes voláteis (álcalis, enxofre e cloretos) no interior do forno, pois 
estes componentes são eliminados com o pó descartado do sistema pela chaminé; 
 
6a)- O forno via úmida de maior porte do mundo encontra-se instalado nos EUA (Dundee 
Cement Co. - Michigan), o qual possui diâmetro de 7,60m, comprimento de 232m e capacidade 
de produção de 3600t/d. 
 
 
 
 
 
Fig.09-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização via úmidadotado de corrente na zona de secagem e pré-aquecimento 
e resfriador de clínquer tipo satélite. 
 
III.2.2)- Processo de clínquerização via semi-úmida: 
Neste tipo de processo, o material cru em forma de uma pasta úmida é extraído da bacia da 
homogeneização, é submetido ao processo de filtragem em filtro-prensa, que tem como objetivo 
reduzir o teor inicial de água de 32-38% para valores da ordem de 18-22%. 
Após o processo de filtragem, os materiais crus podem ser alimentados diretamente ao forno 
rotativo em forma de flocos ou de nódulos, ou alimentados a um sistema de grelha para 
secagem, pré-aquecimento e calcinação parcial (sistema Lepol) e, posteriormente, introduzidos 
ao forno. 
Nota: 
Os fornos rotativos de clínquerização via úmida e semi-úmida, normalmente, com a finalidade 
de melhorar suas eficiências térmicas e, portanto, seus consumos específicos de calor, bem 
como, a estabilidade operacional e aumento da capacidade produtiva dos mesmos, são dotados 
de dispositivos ou sistemas específicos e apropriados para a otimização e maximização do 
 24 
processo de secagem e pré-aquecimento dos materiais crus, como por exemplo, as cortinas de 
correntes instaladas internamente na zona de secagem e de pré-aquecimento, as quais, além de 
reter grande quantidade do pó que sairia com os gases, melhoram também, a troca de calor 
através do incremento da área especifica de troca térmica. Outros dispositivos podem encontrar-
se instalados externamente ao forno rotativo como, por exemplo, os filtros de prensagem das 
pastas, pratos granuladores ou nodulizadores e as grelhas de secagem e pré-aquecimento como 
as do sistema Lepol, entre outros tais como, secadores de dispersão, secadores de impacto e 
secadores rápidos. 
 
 
 
 
 
 
Fig.10-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização (processo semi-úmido), dotado com sistema de filtragem da pasta, 
nodulizador e resfriador de satélite. 
 
III.2.3)-Processo de clínquerização via semi-seca:. 
Neste tipo de forno os materiais crus após processo de secagem, moagem e homogeneização a 
seco (farinha) são, posteriormente, no decorrer do processo de dosagem ao forno, umedecidos a 
um teor de água da ordem de 10-14% e, na seqüência, nodulizados em um sistema apropriado 
(prato nodulizador), e alimentados ao forno rotativo ou a um sistema de grelha Lepol. 
 
 
 25 
 
 
Fig.11-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização semi-seco dotado com prato granulador e resfriador de satélite. 
 
III.2.4)- Considerações relativas ao sistema Lepol. 
A invenção e posta em marcha do forno rotativo dotado com grelha Lepol entre 1928 e 1932, 
concorreu especialmente na Europa, para um dos mais importantes avanços técnicos no processo 
de produção de clínquer. A redução drástica do consumo de combustível conseguida, aliada ao 
aumento da capacidade produtiva que este sistema proporcionou, contribuiu para que até meados 
de 1945 já estivesse em operação na Europa, cerca de 120 unidades com capacidade de 600t/24h 
e consumo específico de calor da ordem de 1000Kcal/Kg de clínquer. 
A partir de 1950 ocorreram novos avanços no sistema Lepol, isto é, a grelha Lepol passou a ter 
duas câmaras para circulação dos gases quentes e o consumo específico de calor foi reduzido 
para valores da ordem de 900Kcal/Kg de clínquer. Em função disto, entre 1950 e 1960 foi 
colocado em operação cerca de mais 300 novas unidades com capacidade produtiva da ordem de 
3000t/24h. 
 
III.2.5)- Descritivo sucinto do processo Lepol. 
Consiste em se instalar antes do forno rotativo uma grelha móvel de movimento continuo (ver 
fig.07 e 12). Sobre a grelha móvel se deposita continuamente através da alimentação, uma 
camada de 15–20 cm de espessura de material cru em forma de nódulos. Os gases que fluem 
do interior do forno rotativo com temperatura da ordem de 1000-1100C juntamente com parte 
da fração mais quente do ar de resfriamento do clínquer são conduzidos para a parte superior da 
segunda câmara de circulação de gás da grelha, que ao atravessar a camada de material sobre a 
mesma neste ponto, proporciona uma grande troca de calor com o material. Na parte inferior da 
segunda câmara, os gases são succionados por um exaustor, que após parcialmente depurados 
por um conjunto de ciclones, são introduzidos na parte superior da primeira câmara de 
circulação de gases onde os mesmos atravessam a camada de material de cima para baixo e, 
posteriormente são descartados e purificados em um filtro eletrostático. A temperatura dos gases 
de descarte do sistema Lepol é da ordem de 100C e, graças à ação filtrante da camada de 
material os mesmos contem muito pouco pó. 
 26 
 
 
 
Fig.12- Representação esquemática de um forno de clínquerização dotado com sistema ou grelha Lepol, bem como, sistema de purga dos 
álcalis, enxofre ou cloretos (by-pass). 
 
 
III.2.6)- O sistema Lepol pode ser introduzido no processo semi-úmido e semi-seco. 
Na literatura, para efeito de distinção é usual dividir o sistema Lepol em processo semi-úmido e 
semi-seco. 
No processo semi-úmido, os materiais crus na forma de uma pasta são preparados (moídos e 
homogeneizados) em sistema via úmida e, portanto, com teores de umidade da ordem de 36%, 
que após passar pelo processo de prensagem em filtro-prensa, o teor de umidade é reduzido para 
18–22%. Por outro lado, no processo semi-seco, os materiais crus na forma de um pó (farinha) 
são preparados em processo via seca, porem no momento da alimentação na grelha Lepol, os 
mesmos são umidificados com aproximadamente 12–14% de água e granulados em um prato 
granulador (fig.11). 
Em ambos os sistemas os nódulos são alimentados em um sistema de grelha (fig.07), onde 
inicialmente os mesmos são submetidos em um primeiro estágio (primeira câmara), a secagem e 
pré-aquecimento, e na seqüência num segundo estágio (segunda câmara), a complementação do 
aquecimento e início do processo de desidratação das argilas e a descarbonatação parcial dos 
calcários (calcinação) e, a seguir, a alimentação dos mesmos ao forno rotativo. Neste tipo de 
sistema, o processo de secagem, pré-aquecimento e parte da calcinação, é efetuada através dos 
gases quentes provenientes do interior do forno rotativo e, em algumas situações, quando 
possível aproveita-se parte do excesso de ar utilizado no refriador para refrigeração do clínquer 
que, normalmente é descartado para a atmosféra. 
 
Nota: 
1a)- O processo Lepol, concorreu para a eliminação da zona de secagem e pré-aquecimento dos 
fornos rotativos via úmida e semi-úmida e, conseqüentemente, para uma redução significativa 
do consumo específico de calor do processo de calcinação e clínquerização, em decorrência da 
 27 
redução da perda por radiação relativo à parte do cilindro do forno eliminada, bem como, a 
redução do teor de água da pasta; 
 
2
a
)- O processo Lepol é muito apropriado para matérias-primas com umidade natural superior a 
15%, ou oriundas do processo de flotação, bem como, para matérias-primas com quantidades 
consideráveis de álcalis, enxofre e/ou cloro, visto que nesse processo estes componentes são 
facilmente eliminados do circuito com o pó sem, entretanto, proporcionar perdas térmicas 
significativas e perturbações operacionais no processo; 
 
3a)- Em contraste com o processo úmido e semi-úmido convencional, no sistema Lepol verifica-
se que os gases passam duas vezes através da camada de nódulos existente em cima da grelha, 
isto é, primeiro os gases provenientes do interior do forno rotativo passam através da camada de 
nódulos já secos e aquecidos da segunda câmara da grelha, e na seqüência através de um 
sistema intermediário de despoeiramento e circulação destes gases, os mesmos juntamente com 
a fração de ar descartada do resfriador de clínquer, são introduzidos na parte superior da 
primeira câmara ou estágio da grelha atravessando a camada de nódulos recentemente 
alimentadose, portanto, ainda úmidos proporcionando, neste caso, uma espécie de filtragem ou 
retenção do pó; 
 
4
a
)- O sistema Lepol por funcionar com uma câmara secundária de pré-aquecimento e 
calcinação parcial, permite a queima de combustível secundário ou alternativo no interior da 
mesma, tais como, carvões pobres, rejeitos industriais com propriedades energéticas injetados 
diretamente na segunda câmara ou misturados com os materiais crus, proporcionando assim, 
entre outras coisas, um incremento da calcinação nesta etapa do processo e, conseqüentemente, 
um aumento da capacidade produtiva do forno; 
 
5a)- Neste tipo de processo, devido ao fato do material alimentado ao forno ser nodulizado, 
normalmente se produz clínquer com granulometria uniforme, e a formação ou proporção de pó 
no interior do forno é baixa e, conseqüentemente, a emissão de material particulado para a 
atmosfera é reduzida, pois, os nódulos que formam a camada sobre as grelhas deixam passar 
apenas as partículas mais finas sendo as demais absorvidas pelos nódulos úmidos alimentados 
ao primeiro estágio da grelha; 
 
6a)- A troca de calor sobre a grelha entre os gases e os flóculos ou nódulos que formam um leito 
ou camada de aproximadamente 20-25cm de espessura é muito boa, e o consumo específico de 
calor deste tipo de processo é da ordem de 900-950Kcal/ Kg de clínquer; 
 
7a)- Na transformação de um sistema via úmida para semi-úmida dotado com sistema Lepol, a 
produção do forno praticamente dobra. Neste caso, normalmente o comprimento do forno é 
diminuído e o consumo específico de calor é reduzido de forma significativa. 
 
 
 28 
 
 
 
 
Fig.13-Representação esquemática de uma planta de clínquerização dotada com sistema de preparação das matérias-primas via úmida e forno 
rotativo semi-úmido dotado com sistema de secagem e pré-aquecimento Lepol. 
 
III.2.7)- Processo de clínquerização via seca. 
Neste tipo de processo os materiais crus, após moagem e homogeneização a seco são dosados e 
alimentados ao forno rotativo ou ao sistema de pré-aquecedores em suspensão na forma de um 
pó fino denominado de farinha, com composição química e distribuição granulométrica 
apropriada e ajustada. 
Inicialmente conforme citado os fornos rotativos de clínquerização eram do tipo via úmida e, 
posteriormente, os mesmos evoluíram para processos semi-úmido, semi-seco e seco longo sem 
pré-aquecedor. Com o passar do tempo, em decorrência da evolução tecnológica, e na busca de 
tornar os sistemas existentes cada vez mais eficientes, principalmente no que diz respeito ao 
consumo específico de calor e aumento da capacidade produtiva, os fornos de clínquerização 
passaram a obedecer a uma nova concepção técnica construtiva, de forma que os mesmos, salvo 
em algumas condições e situações especiais, passassem a operar definitivamente em regime 
seco. 
Por outro lado, o processo via seca só passou a ser utilizado em grande escala, após ter sido 
superado os problemas de controle dos componentes químicos (principalmente os voláteis) e de 
homogeneização das matérias-primas cruas e da farinha, fatores estes, decisivos para a 
permanência em operação dos sistemas via úmida e semi-úmida por mais alguns anos. 
 
Obs.: 
O processo via seca fundamentalmente se caracteriza por três tipos ou modelos com concepções 
técnicas construtiva distintas, a saber: 
a)- Processo via seca sem sistema de pré-aquecimento por suspensão, também denominado de 
via seca longo; 
 
 29 
b)- Processo via seca com sistema de pré-aquecimento por suspensão com quatro estágios de 
ciclones, também denominado de sistema convencional; 
 
c)- Processo via seca dotado com sistema de pré-aquecimento em suspensão com quatro a seis 
estágio de ciclones e sistema de pré-calcinação integrado a torre de ciclones (sistemas modernos 
ou de ultima geração). 
 
III.2.7.1)- Forno rotativo de clínquerização via seca longo: 
Consiste em um forno rotativo longo similar a um forno via úmida, sendo que neste caso o 
material alimentado ao mesmo na extremidade de saída dos gases do forno (alimentação no 
contra fluxo ou contra corrente), em vez de pasta é a farinha com aproximadamente 0,20 – 
0,40% de umidade. 
Este tipo de processo apesar de utilizar material de alimentação seco é antieconômico em 
relação ao processo semi-úmido, pois concorre para uma grande perda de calor por radiação 
através da chapa do forno, bem como, com os gases e pó descartado do sistema para a 
atmosfera, pois, a temperatura destes gases é da ordem de 500- 600C. Em função disso, o 
consumo específico de calor é de 1000-1100Kcal/Kg de clínquer. A única vantagem deste tipo 
de forno é a simplicidade operacional, menor custo de investimento e principalmente a baixa 
sensibilidade a problemas de circulação de elementos químicos voláteis (álcalis, enxofre e 
cloretos), que em proporções excessiva concorreriam para a formação de incrustações nos pré-
aquecedores de suspensão, e que neste caso, parte deles são descartados para atmosfera 
juntamente com o pó arrastado pelos gases, possibilitando em função disto, o uso de matérias-
primas e combustíveis com maiores teores destes elementos em relação às proporções que 
poderiam ser utilizadas nos sistemas com pré-aquecedores por suspensão. 
 
 
 
Fig.14-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização via seca longo dotado com um estágio de ciclones para redução da 
emissão de pó e resfriador de satélite. 
 
 
III. 2.7.2)- Fornos de clínquerização via seca dotados com pré-aquecedor em suspensão: 
O processo de preparação das matérias-primas concorreu para a transformação dos processos 
via úmida e semi-úmida em sistemas de calcinação e clínquerização dotados com pré-
aquecimento e calcinação em suspensão vertical com troca térmica mais eficiente. O sistema em 
 30 
suspensão do material particulado levado a cabo em dutos verticais e posterior separação em 
ciclones tornou-se de vital importância na maximação da eficiência térmica de todo o conjunto 
forno rotativo de clínquerização. 
A técnica de calcinação e clínquerização em fornos rotativos dotados com pré-aquecedores em 
suspensão foi idealizada em meados de 1934 e, posteriormente, aperfeiçoada pela Humboldt, 
sendo que a primeira instalação industrial deste gênero dotada com quatro estágios de ciclones 
foi construída e colocada em operação somente em 1951 na Alemanha. 
A partir da posta em marcha dos pré-aquecedores de ciclones em suspensão os quais, 
inicialmente consistia, basicamente de um sistema dotado com um a dois estágios de ciclones 
dispostos verticalmente um em cima do outro e, interligados entre si através de dutos por onde 
circulam os gases e o material particulado, de lá para cá, se tornaram os sistemas mais 
importantes e eficientes para a produção de clínquer portland. Com o passar do tempo, os 
mesmos tiveram suas concepções técnicas construtivas otimizadas e, por um longo período de 
tempo, os pré-aquecedores em suspensão passaram a ter quatro estágios de ciclones. 
Posteriormente (1966), após o desenvolvimento e a implementação dos pré-calcinadores 
integrados à parte inferior da torre de ciclones, este numero passou para cinco e atualmente 
temos pré-aquecedores com até seis estágios de ciclones assunto que será abordado e discutido 
com maior profundeza no ‘Capitulo-IV‛deste trabalho. 
 
Nota: 
1a)-Inicialmente, uma grande quantidade de fornos via úmida e semi-úmida foram transformados 
em via seca com um ou dois estágios de ciclones, principalmente em situações em que as 
matérias-primas continham problemas de materiais voláteis (álcalis, enxofre e cloretos). Quando 
as matérias-primas não apresentavam problemas críticos de materiais voláteis, a preferência era 
pelo pré-aquecedor de quatro estágios de ciclones. 
 
2a)- Importante salientar que apesar do advento dos fornos via seca com pré-aquecedor de quatro 
estágios de ciclones em suspensão, os antigos processosainda continuaram sendo fabricados por 
alguns anos. A razão principal pela preferência do processo via úmida ou semi-úmida 
justificava-se pelo fato que a única maneira de se assegurar uma homogeneização efetiva dos 
materiais crus na época era na forma de pasta nas bacias de homogeneização. 
Posteriormente, com o advento dos sistemas de pilhas para a pré-homogeneização dos calcários 
e das argilas, bem como, dos silos de armazenamento e homogeneização da farinha, os 
processos úmido e semi-úmido ficaram para trás (obsoleto); 
 
3a)- Como se deduz da própria denominação do sistema, nos pré-aquecedor de ciclones por 
suspensão os materiais crus em forma de pó, ao serem introduzidos próximo à parte inferior do 
duto ascendente do gás que sai do topo do ciclone e se interliga tangencialmente pela parte 
superior a outro ciclone instalado imediatamente acima deste, permanece em suspensão na 
corrente dos gases que por ali circulam proporcionando uma troca de calor ao material 
extremamente eficaz, concorrendo desta forma, para que ambas as partes (gás e material), 
 31 
adquiram aproximadamente a mesma temperatura em um curtíssimo espaço de tempo (cerca de 
n máximo 2 - 3 segundos); 
 
4
a
)- A troca térmica entre material e gases que ocorre no fluxo concorrente ao sentido dos gases, 
é mais eficiente que a troca no contra fluxo ou contra corrente ao sentido dos gases, daí o 
porque do consumo específico de calor dos sistemas dotados com pré-aquecedores que operam 
no contra fluxo ser maior, como por exemplo, nos pré-aquecedores verticais (fig17); 
 
5a)- Num pré-aquecedor de suspensão, cerca de 80 - 85% da troca térmica ocorre nos dutos de 
gases ascendentes e, portanto, no fluxo concorrente, e o restante ocorre no interior dos ciclones. 
O motivo da baixa eficiência de troca térmica dos materiais nos ciclones deve-se ao fato que no 
interior dos mesmos, em decorrência do efeito de ciclonamento, os materiais separam-se dos 
gases; 
 
6
a
)- Os gases e as partículas ao penetrar tangencialmente pela parte superior no interior dos 
ciclones, são quase que totalmente separados uns dos outros por efeito de ciclonamento. Neste 
caso, a maior parte das partículas devido ao efeito de ciclonamento e a ação da gravidade 
descem para o fundo do ciclone, onde são descarregadas e introduzidas na parte inferior do duto 
de gás quente que sai do ciclone do estágio inferior e assim sucessivamente até alcançar a bica 
de entrada do forno rotativo. Por outro lado, os gases que emergem do interior do forno rotativo 
percorrem o caminho no sentido inverso ao dos materiais e ao alcançar o topo do ultimo estágio 
de ciclone são descartados do sistema. Daí para frente os mesmos poderão ser aproveitados de 
forma total ou parcial no circuito de moagem de cru para secagem das matérias-primas, ou 
sofrer resfriamento em uma torre de arrefecimento e, posteriormente, serem purificados em 
filtros específicos e apropriados antes de serem lançados para a atmosfera; 
 
 
 32 
 
 
Fig.15- Representação esquemática de uma torre de pré-aquecimento em suspensão dotada com quatro estágios de ciclones evidenciando a 
dinâmica dos gases e materiais no interior da mesma 
 
7a)- Os sistemas de pré-aquecimento em suspensão dotados com quatro estágios de ciclones são 
também denominados de ‚sistemas de pré-aquecimento em suspensão convencionais‛; 
 
8a)- Convencionalmente neste trabalho vamos definir que a seqüência da ordem de numeração 
dos estágios dos ciclones que compõe os pré-aquecedores em suspensão irá obedecer ao sentido 
do fluxo do material alimentado ao sistema, ou seja, o primeiro estágio de ciclones esta 
localizado no topo da torre de ciclone e os demais estágios (2o, 3o e 4o etc) estão localizados em 
ordem sucessiva abaixo deste; 
 
9a)- A adoção de um sistema externo para redução do teor de água da pasta como, pó exemplo, 
o filtro-prensa, bem como para secagem, pré-aquecimento e calcinação dos materiais crus tais 
como pré-aquecedor de grelhas, de ciclones, colunas verticais e pré-calcinadores, proporcionou 
em conseqüência, para o encurtamento dos fornos rotativos de clínquerização, pois à parte do 
forno até então responsável pela execução destas fases do processo, neste caso são totalmente 
ou parcialmente eliminadas, concorrendo em conseqüência, para a redução do consumo 
específico de calor e aumento da capacidade de produção dos fornos em função das alterações 
efetuadas; 
 
10a)- Em um forno rotativo de clínquerização via úmida, semi-úmida e semi-seca, o consumo 
específico de calor, principalmente até a fase de calcinação, evidencia claramente que é 
grandemente influenciado pelo teor de água a ser evaporada dos materiais crus, bem como, pela 
maior ou menor eficiência de troca térmica dos sistemas de pré-aquecimento e pré-calcinação 
 33 
utilizados, embora fatores como, por exemplo, características físico-químicas e mineralógicas 
das matérias-primas, concepção técnica construtiva do sistema como um todo (ciclones, pré-
calcinadores, sistema de combustão, resfriadores de clínquer etc.) e características do clínquer e 
cimento a ser produzido, também contribuem com parcelas diferenciadas no consumo específico 
de calor e rendimento térmico do sistema quando da produção de clínquer portland em escala 
industrial. 
 
Fig.16- Representação esquemática das possíveis transformações ou conversões técnicas de processo que poderão ser implementadas em um 
forno via úmida. 
 
11
a
)-Pré-aquecedor em suspensão composto por uma coluna vertical e quatro câmaras de 
turbilionamento: 
Conforme ilustrado nas figuras 17 e 18, trata-se de um pré-aquecedor vertical em suspensão o 
qual, é basicamente constituído por uma grande coluna ou cuba vertical seccionada através de 
estrangulamentos, em várias câmaras (3 a 4 câmaras), interligadas entre si e integrada na parte 
superior ou topo, por um estágio de ciclones compostos por um conjunto de dois ou quatro 
ciclones, os quais tem como função principal reduzir o arraste de pó para fora do sistema. 
A preferência por este tipo de pré-aquecedor em relação aos pré-aquecedores de ciclones, é que 
no caso das torres de ciclones que possuem altura da ordem de 60-80 metros, as mesmas 
necessitam ser suportadas ou apoiadas por estruturas de concreto ou de aço. No caso dos pré-
aquecedores verticais de colunas, o próprio sistema é auto portante, não necessitando, portanto, 
da construção de estruturas suplementar para sustentação e apoio da mesma. 
Uma outra peculiaridade dos pré-aquecedores verticais de coluna, é que a troca de calor ocorre 
100% no contra fluxo, ao passo que nos pré-aquecedores de ciclones como já foi visto, cerca de 
80- 85% ocorre nos dutos ascendente dos gases e, portanto, no fluxo concorrente, e o restante no 
interior dos ciclones. 
 
 34 
 
Fig.17-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com pré-aquecedor vertical de suspensão tipo cuba constituído 
por quatro estágios de câmaras de turbilionamento e um estágio superior composto por dois ciclones (sistema desenvolvido pela Krupp). 
 
 
 
 
 
Fig.18-Na parte esquerda da foto acima esta ilustrado o sistema descrito na figura anterior. Observar que a torre vertical não neces sita de 
estrutura de apoio, pois a sua montagem é auto portante. No lado direito da foto temos uma torre de ciclones apoiada com estruturas de concreto. 
 35 
A seguir, a titulo de conhecimento, será ilustrado várias representações esquemáticas referentes 
a fornos rotativos de clínquerização via seca, dotados com os mais variados tipos e concepções 
construtivas de sistemas de pré-aquecimento e calcinação em suspensão. 
 
 
 
Fig.19-Representação esquemática de um forno rotativo de clinquerização dotado com pré-aquecedor em suspensão com dois estágios de 
ciclones e resfriador de satélite. 
 
 
 
 
Fig.20-a 
 
 
 
 36 
 
Fig.20-b 
 
Fig.20-a e 20-b-Representação esquemática de duas torresde pré-aquecimento em suspensão similares. Observar que na parte inferior das 
mesmas, o sistema é composto por um conjunto de três câmaras dispostas verticalmente e na parte superior por quatro estágios de ciclones 
(sistema desenvolvido pela Wedag). 
 
Fig.21-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com resfriador de satélite e pré-aquecedor em suspensão com 
três estágios de ciclones e uma câmara de turbilionamento na parte inferior (sistema desenvolvido pela Miag). 
 
 37 
 
Fig.22-a 
 
 
 
 
Fig.22-b 
 
Fig.22-a e 22-b-Representação esquemática de duas torres de pré-aquecedor em suspensão com três estágios de ciclones duplos e uma câmara de 
turbilionamento localizada na parte superior do ultimo estágio de ciclones (sistema desenvolvido pela Polysius e denominado de Torre Dopol). 
 
 38 
 
 
Fig.23-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com resfriador de grelha e pré-aquecedor em suspensão com 
quatro estágios de ciclones. 
 
 
 
 
 
Fig. 24-Representação esquemática de um processo via seca convencional 
 
 
 
 39 
CAPÍTULO – II 
 
FORNOS DE CLÍNQUERIZAÇÃO COM CONCEPÇÃO COSNTRUTICA MODERNA 
 
III.2.8)- Forno de clínquerização concepção moderna dotado com sistema de pré-calcinação. 
 
III.2.8.1)- Considerações: 
De maneira análoga ao ocorrido com os fornos rotativos via úmida, semi-úmida e semi-seca em 
relação aos antigos fornos verticais tipo garrafa de operação intermitente, podemos sustentar 
que com o passar dos anos a concepção técnica construtiva dos fornos de clínquerização via 
seca dotados com pré-aquecedor em suspensão, também evoluíram e sofreram alterações de 
importância significativas. Entre as principais mudanças, podemos citar a incorporação junto à 
parte inferior da torre de ciclones de uma câmara para combustão secundária denominada de 
‚pré-calcinador‛, o qual, teve como principal finalidade permitir o incremento de 40–60% 
do total de combustível utilizado, incrementando assim, o grau de calcinação ou preparação dos 
materiais crus introduzidos no forno, reduzindo a carga térmica do mesmo e, conseqüentemente, 
a circulação de alguns elementos nocivos ao processo e ao meio ambiente, possibilitando 
também, alem do aumento significativo da capacidade produtiva, a queima de combustíveis 
alternativos geralmente de baixo custo e poder energético. 
 
Em 1966, em Dotternhausen (Alemanha), a Humboldt colocou em operação a primeira 
instalação industrial dotada com um segundo ponto de combustão, o qual se situava entre o 
ultimo estágio de ciclones do pré-aquecedor e a caixa de interligação e transferência de material 
para o forno ou duto de ascensão dos gases de saída do forno rotativo. Esta inovação consiste de 
uma câmara de combustão acoplada a um duto de ascensão gigante denominado de câmara de 
mistura ou de pós-combustão. Este duto gigante, normalmente encontra-se interligado na 
extremidade inferior da bica ou caixa de entrada ou transferência do material descarregado para 
o interior do forno rotativo e, tangencialmente ao topo do ciclone inferior do pré-aquecedor. Em 
alguns casos conforme ilustrado na fig.25, a câmara de combustão encontra-se separada, porém 
interligada com a câmara de mistura, entretanto, em outras situações a câmara de combustão é a 
própria câmara de mistura (fig.26). 
O conjunto da câmara de combustão e o duto gigante que funciona como uma câmara de pós-
combustão e de mistura, é denominado de ‚sistema de pré-calcinação‛. 
 
A seguir ilustraremos de forma esquemática alguns tipos de fornos dotados com pré-aquecedor 
em suspensão e pré-calcinadores, utilizados no decorrer de muitos anos até os dias atuais. 
 
 
 40 
 
Fig.25-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples, com 
quatro estágios de ciclones, com câmara de combustão instalada separado porem em série com a câmara de mistura e esta em linha em relação 
ao fluxo dos gases efluentes do forno. 
 
 
 
 
Fig.26-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples, com 
cinco estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas), instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases 
efluentes do forno. 
 
 41 
 
 
Fig.27-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples, com 
quatro estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas), instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases do 
forno. 
Nota.: 
1a)- Entre outras vantagens, a principal finalidade do pré-calcinador foi em primeiro lugar 
permitir o aporte e a distribuição da energia calórica necessária para o processo de calcinação e 
clínquerização em dois pontos distintos, concorrendo assim, para a obtenção de um nível ou 
grau de descarbonatação e calcinação dos materiais crus antes de ingressarem no forno rotativo 
da ordem de 80-95%, contra 45-50% obtidos nos sistemas convencionais sem pré-calcinador e 
sem combustão secundária. Em segundo lugar proporcionar o uso de até 60% de combustíveis 
no pré-calcinador muitas vezes de baixo custo e poder calorífico, bem como, proporcionar o 
aumento da capacidade produtiva do sistema de até 100% em relação a uma instalação 
convencional dotada com forno rotativo de mesmo porte ou dimensão similar; 
 
2a)- Outra mudança significativa que ocorreu nos pré-aquecedores de ciclones após o advento 
dos pré-calcinadores, foi o aumento de quatro para cinco e até seis estágios de ciclones que, 
aliada as constantes modificações na concepção construtiva e desenho dos ciclones, disposição 
dos dutos de gases, câmara de combustão secundária e de mistura dos pré-calcinadores, esta 
proporcionando a maximização do rendimento de combustão e troca térmica do sistema e, 
conseqüentemente, a redução do consumo específico de calor (Kcal/Kg de clínquer), bem como, 
das temperaturas dos gases descartados da torre de pré-aquecimento. 
Outra novidade dos projetos atuais, é que a injeção de combustível e do material no pré-
calcinador e câmara de mistura pode ser distribuída de forma escalonada ou estagiada em pontos 
distintos (multi-point) ao longo da câmara de combustão e de pós-combustão; 
 
 42 
3a)- Atualmente, é de praxe a construção de torre de pré-aquecimento composta por uma, duas 
ou até três torres de ciclones montadas em paralelo, dotadas com sistema de pré-calcinação 
instalados individualmente para cada torre (fig.34); 
 
4a)- Nos sistemas com pré-aquecedores convencionais (sem pré-calcinador), é comum quando da 
instalação de um sistema de pré-calcinação, modificar todo o sistema de pré-aquecimento 
existente, ou manter o sistema existente e instalar uma nova torre de ciclones paralela a atual 
dotada com sistema de pré-calcinação completo (fig28); 
. 
5a)- A adoção de sistemas de pré-aquecimento e calcinação dos materiais crus tais como os pré-
aquecedores em suspensão e pré-calcinadores em uma planta de clínquerização, permitiu em 
conseqüência, o encurtamento gradativo dos fornos rotativos de clínquerização, em relação aos 
processos úmidos, semi-úmidos, semi-secos e secos longos, pois à parte do forno até então 
utilizada para secagem e evaporação da água (processo úmido e semi-úmido) foram totalmente 
eliminadas, e a parte relativa à complementação da descarbonatação dos materiais crus foram 
parcialmente eliminadas para o caso de sistema de pré-aquecedor em suspensão de quatro 
estágios de ciclones, e quase que totalmente eliminadas para o caso dos pré-aquecedores em 
suspensão dotados com sistema de pré-calcinação, concorrendo assim, em função das alterações 
sofridas, para o aumento da capacidade de produção do forno e redução da perda de calor por 
radiação; 
 
6a)- Com o advento do sistema de pré-calcinação aliado à crise dopetróleo, a combustão 
secundária também passou a ser praticada em fornos de clínquerização dotados com pré-
aquecedores convencionais de quatro estágios de ciclones. Neste caso, entretanto, os níveis de 
combustão secundária atingida são da ordem de 15-20% do total de calor consumido no sistema, 
e o ponto de injeção do combustível secundário normalmente é a própria caixa de fumaça ou 
duto de ascensão dos gases efluentes do forno, e o ar de combustão chega até este ponto através 
do tubo do forno rotativo; 
 
7a)- Em fornos dotados com pré-aquecedor em suspensão de quatro estágios de ciclones e 
resfriadores de grelha ou de satélite, é comum à modificação do duto de ascensão dos gases do 
forno de forma a proporcionar a instalação de um ponto para combustão secundária. Neste caso 
o oxigênio necessário para a combustão proveniente do resfriador chega até este ponto através 
do tubo do forno rotativo e o nível de combustão secundária pode alcançar valores da ordem de 
25-35%; 
 
8a)- Os sistemas dotados com pré-calcinador com nível de combustão secundaria superior a 40% 
em calor em relação ao total de calor consumido no processo, necessitam de um grande aporte 
de ar de combustão limpo, o qual é retirado da zona mais quente do resfriador de grelha e, 
conduzido até a câmara de combustão secundária ou pré-calcinador através do duto de ar 
terciário. 
 43 
9a)- Conforme evidenciado nas figuras ilustradas a seguir, os sistemas de pré-aquecimento e de 
pré-calcinação evoluíram muito, dando origem aos mais variados tipos de sistemas, cada qual 
com características construtivas próprias de seus fabricantes, porem com o mesmo propósito 
técnico. 
 
 
Fig.28-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com duas torres de pré-aquecimento em suspensão, uma 
simples com quatro estágios de ciclones instalada em linha em relação ao fluxo de gases do forno e a outra também simples porem montada em 
paralelo em relação a anterior, dotada com pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas) e duto de ar terciário. 
 
Fig.29-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples com 
quatro estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas), instaladas em linha em relação ao fluxo dos 
efluentes gases do forno, duto de ar terciário e resfriador tubular. 
 44 
 
 
Fig.30-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples com 
cinco estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas), instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases 
efluentes do forno, duto de ar terciário e resfriador tubular. 
 
 
 
Fig.31-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples com 
quatro estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas) instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases 
efluentes do forno, duto de ar terciário e resfriador de grelhas. 
 45 
 
 
Fig.32-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com torre de pré-aquecimento em suspensão simples com 
cinco estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas) instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases 
efluentes do forno, duto de ar terciário e resfriador de grelhas. 
 
 
 
Fig.33-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização dotado com duas torres de pré-aquecimento em suspensão com quatro 
estágios de ciclones, pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas) instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases efluentes 
do forno, duto de ar terciário e resfriador de grelhas. 
 46 
 
 
 
Fig.34-Representação esquemática de um forno rotativo de clínquerização curto com duas bases de apoio, dotado com três torres de pré-
aquecimento em suspensão com cinco estágios de ciclones, duas das torres com sistema de pré-calcinação separado instalados em paralelo em 
relação à torre central a qual se encontra situada em linha em relação ao fluxo dos gases efluentes do forno, dois dutos de a r terciário e um 
resfriador de grelhas. 
 
 
 
Fig.35-Representação esquemática (vista frontal e lateral), de uma torre de pré-aquecimento em suspensão com seis estágios duplos de ciclones, 
pré-calcinador (com câmara de combustão e de mistura juntas) instaladas em linha em relação ao fluxo dos gases do forno. 
 47 
 
 
 
Fig.36- Foto de duas plantas de calcinação e clinquerização evidenciando o resfriador de satélite, torre de pré-aquecimento com cinco estágios 
de ciclones e pré-calcinador. Observar que as duas torres encontram-se suportadas por estruturas metálicas. 
 
 
Fig.37- Representação esquemática de um processo via seca dotado com pré-aquecedor em suspensão e pré-calcinador. 
 
 48 
III.2.8.2)- Comprimento dos fornos rotativos de clínquerização. 
O comprimento dos fornos rotativos de clínquerização, via de regra está relacionado com o tipo 
de processo (úmido, semi-úmido ou seco), bem como, com seu diâmetro, a sua capacidade de 
produção e concepção técnica construtiva, isto é, fornos com torre de pré-aquecimento dotadas 
com quatro, cinco ou seis estágios de ciclones, com pré-calcinador ou não, fornos dotados com 
torres de ciclones convencionais e posteriormente convertidas em torres modernas com sistema 
de pré-calcinação etc. 
A titulo de referência, o Quadro-1 ilustra os tamanhos médios dos fornos em função do tipo 
processo utilizado. 
 
 
Quadro - 1 
Tipo de processo 
 
Sem pré-aquecedor 
de ciclones 
Com pré-aquecedor de 
4 estágios de ciclones 
Com pré-aquecedor de 4 
estágios + pré-calcinador 
Com pré-aquecedor de 5 ou 6 
estágios + pré-calcinador 
Via Úmida 100 – 180m ----------------------------- -------------------------------- ------------------------------------ 
Via Semi-úmida 80 – 140m ----------------------------- -------------------------------- ------------------------------------ 
Via Semi-seca 60 – 120m ----------------------------- -------------------------------- ------------------------------------ 
Via Seca 100 – 150m 45 – 100m 50 – 80m 40 – 60m 
 
 
Nota: 
1a)- Relativo aos fornos antigos: 
 Os comprimentos dos fornos rotativos via úmida, semi-úmida, semi-seca e via seca longo sem 
pré-aquecedor dos materiais crus, é função do diâmetro e capacidade produtiva de cada forno. 
Normalmente esta questão era definida por analogia com fornos já existentes, entretanto, os 
fatores de maior relevância a ser considerados são: 
- Tipo de processo; 
- Teor de umidade dos materiais crus alimentados; 
- Quantidade de clínquer produzida por m3 de volume do forno ou carga específica 
(t/m3.24h ); 
- Quantidade de clínquer produzida por seção transversal (m
2
) na zona de clínquerização 
(t/m2.24h); 
- Carga térmica específica por seção transversal na zona de clínquerização (Gcal/h.m2). 
 
 Na transformação dos fornos via úmida em via semi-úmida ou via seca longo, o comprimento 
do forno normalmente é mantido, ao passo que quando da conversão dos mesmos para sistemas 
dotados com pré-aquecedores de grelhas Lepol ou de suspensão, o comprimento do cilindro do 
forno neste caso é diminuído de forma significativa (fig.16). Em ambas as situações o sistema 
de tiragem dos gases, rotação do forno e capacidade do resfriador são alteradas; 
 
 49 
 O sistema Lepol pode ser concebido como semi-úmido ou como semi-seco e o comprimento 
do cilindro do forno em se tratando de um projeto original é da ordem de 60–100m; 
 
 O tempo de permanência do material no interior do forno rotativo, considerando uma 
inclinação do cilindro de 3–4% em relação ao comprimento do forno, é função do grau de 
descarbonatação do material que entra no mesmo, bem como, do comprimento e da velocidade 
periférica (rotação) do forno.