COMPORTAMENTO DE UMA CERÂMICA VERMELHA COM A …metallum.com.br/60cbc/anais/PDF/03-039TT.pdf ·...

COMPORTAMENTO DE UMA CERÂMICA VERMELHA COM A INCORPORAÇÃO DA CASCA DE CAFÉ.

Oliveira, O. M.¹ ², Brasil, M. D.², Munhoz-Jr. A.H.³, Silva-Valenzuela, M.G.¹,

Valenzuela-Diaz, F.R.¹

1 – Departamento de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, Universidade de São

Paulo.

2 – IFBa – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia – Campus

Vitória da Conquista.

3 – Universidade Presbiteriana Mackenzie.

[email protected]

Resumo O Brasil e atualmente o maior produtor mundial de café, e o beneficiamento do

café gera nas lavouras uma grande quantidade de rejeito, que é a casca do

café despolpado e este torna-se um passivo ambiental significativo. As

Indústrias de Cerâmica Vermelha da região de Vitória da Conquista na Bahia

que produzem blocos e telhas cerâmicas e utilizam grandes quantidades de

argila que é a matéria prima para a fabricação de seus produtos, podem

absorver ou utilizar em sua produção este passivo ambiental que é grande na

região. O objetivo deste trabalho é o estudo do comportamento do bloco

cerâmico com a adição da casca do café. Foram moldados corpos de prova e

após sinterizados, foram realizados os ensaios de retração na queima, flexão

em três pontos, porosidade aparente e absorção de água. Nossos resultados

demonstram que a adição do rejeito poderá ser feita até um percentual de 5%,

o que torna possível sua incorporação na massa cerâmica.

Palavras chave: Indústria cerâmica, Rejeitos, Casca de Café

1 Introdução

Conforme a Revista Cafeicultura, o Brasil é o maior produtor mundial

de café, a expectativa de produção para 2015 é de 50,4 milhões de sacas.

Durante o beneficiamento do café, na fase de secagem e despolpa, é gerado

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

513

uma quantidade de casca de café, que é um resíduo descartado na natureza.

Desta feita, a quantidade de resíduos gerados pelas lavouras de café é

gigantesca. Parte desses resíduos é reaproveitada como adubo, ou como fonte

de energia, para aquecer as fornalhas dos secadores de café. No entanto,

outra grande parte ou é desperdiçada, ou é queimada nas lavouras. No

sudoeste da Bahia não é diferente, por ser um produto que participa ativamente

da economia local, gera resíduos que, em diversas vezes, são descartados.

Isso motivou a produção deste trabalho em busca de meios para aproveitar os

resíduos do cultivo cafeeiro na produção da cerâmica vermelha. O resíduo

utilizado foi a palha (“casca”) do café. Em busca de resultados mais

satisfatórios, econômicos e menos poluidores foi utilizada a “casca” de café

sem que ela fosse antes queimada. Isso foi feito no intuito de encontrar

reações químicas entre a queima da casca de café e a queima da argila, que

pudessem ser incorporados ao processo de obtenção da cerâmica vermelha. A

escolha da incorporação da casca de café à cerâmica vermelha se deve a

importância de ambos os materiais no sudoeste baiano.

2 MATERIAS E MÉTODOS

2.1 - Matéria prima

2.1.1 – Argila

A argila foi coletada em uma indústria cerâmica na cidade de

Encruzilhada, na região Sudoeste da Bahia.

2.1.2 – Casca de café

As cascas de café foram cedidas pelo cafeicultor que possui um

depósito em Vitória da Conquista do café seco. Depósito este que fica na


514

esquina do cruzamento entre as avenidas Luís Eduardo Magalhães e Juracy

Magalhães.

2.2 – Moagem

Para moer a casca de café, foram utilizados manualmente o pistilo e o

Almofariz.

2.3 - Peneiramento

A casca de café moída foi peneirada na peneira de número 8, malha

2,36 mm, e depois na peneira 25, malha de número 0,71 mm.

2.4 - Preparação dos corpos de prova

Os corpos de prova foram feitos de argila com 5%, 10%, 20% e 30% de

rejeitos da lavoura cafeeira, as cascas de café. Produziram-se 12 corpos de

prova para cada quantidade. A quantidade da mistura variou entre 8 gramas a

12 gramas para cada corpo de prova.

As quantidades foram pesadas em uma balança digital com precisão de

0,001 g e misturadas manualmente com o auxilio de um vidro de relógio e uma

espátula. Foram adicionados 10 % de água na mistura para uma melhor

prensagem.

2.4.1 –Prensagem

Os corpos de prova foram prensados com uma força de 3,5 toneladas.

Eles ficaram com aproximadamente 60 cm de comprimento, 20 cm de largura e

5 cm de espessura.

2.4.2 –Processo de sinterização

Após serem prensados e moldados deu-se início ao processo de

secagem. Os corpos de prova secaram a temperatura ambiente por 24 horas.


515

Depois desde período foram para a estufa a 60 °C, ficando por mais 24 horas.

Finalmente foram pra estufa a 110 °C permanecendo por mais 24 horas. Por

fim, metade dos corpos de prova de cada porcentagem (5,10,20 e 30%) foi

sinterizado a 950 °C.

2.5 – Caracterização das amostras

Para caracterização das amostras foram feitos ensaios de retração linear

e tensão de ruptura à flexão.

2.5.1 –Retração linear

A retração linear é a relação entre as dimensões finais(Lf) e inicias(Li) do

corpo de prova após determinado processo. No caso deste material, foi feito o

ensaio de retração linear na queima. A determinação da retração linear é

expressa pela fórmula:

2.5.2 –Tensão de ruptura à flexão

O ensaio de flexão consiste na aplicação de uma forma unixial no material

tendendo-o a alongá-lo até o momento de sua fratura. A equação que relaciona

as dimensões do corpo de prova e a força aplicada é:

= Tensão de ruptura

F= Força aplicada

b= Largura do corpo de prova

L= Distância entre apoios

e= Espessura do corpo de prova


516

3 RERUSTADOS E DICUSSÕES

3.1 –Matéria prima

3.1 – Análises térmicas

Foram realizados os ensaios termogravimétricos (TG) e a (DTA) nas

amostras de argila natural e nas cascas de café.

Figura : TG e DTA da argila natural

Fonte: Acervo do autor (2015)


517

Figura : TG e DTA da casca de café

Fonte: Acervo do autor (2015)

3.2 –Caracterização dos corpos de prova após a sinterização`

3.2.1 –Retração linear

Tabela 1: Resultados dos corpos de prova com 0 % de casca de café

Corpos Moldados (cm) Sinterizados (cm) Temp. Variação Percentual(%)

de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura 0° Peso (g) Comp. Largura Espessura

CP - A1 14,822 6,007 2,027 0,567 12,502 5,849 1,976 0,538 1250 15,652 2,630 2,516 5,115

CP - A2 14,77 6,015 2,03 0,569 13,543 6,015 2,03 0,569 110 8,307 0,000 0,000 0,000

CP - A3 14,858 6,024 2,035 0,559 13,626 6,024 2,035 0,559 110 8,292 0,000 0,000 0,000

CP - A4 13,947 6,015 2,034 0,532 12,811 6,015 2,034 0,532 110 8,145 0,000 0,000 0,000

CP - A5 13,704 6,033 2,031 0,508 12,611 6,033 2,031 0,508 110 7,976 0,000 0,000 0,000

CP - A6 13,756 6,012 2,027 0,531 12,655 6,012 2,027 0,531 110 8,004 0,000 0,000 0,000

CP - A7 14,017 6,011 2,038 0,518 11,903 6,02 2,021 0,535 950 15,082 -0,150 0,834 -3,282

CP - A8 13,404 6,021 2,035 0,5 11,38 5,994 2,023 0,494 950 15,100 0,448 0,590 1,200

CP - A9 13,221 6,023 2,03 0,501 11,247 6,005 2,028 0,499 950 14,931 0,299 0,099 0,399

CP - A10 12,643 6,022 2,032 0,494 10,786 6,013 2,029 0,483 950 14,688 0,149 0,148 2,227

CP - A11 11,202 6,017 2,029 0,448 9,582 6,004 2,032 0,427 950 14,462 0,216 -0,148 4,688

CP - A12 11,229 6,018 2,031 0,439 9,667 6,021 2,031 0,416 950 13,910 -0,050 0,000 5,239


518



de prova Peso(g) Comp. Largura Espessura Peso (g) Comp. Largura Espessura °C Peso Comp. Largura Espessura

CP- 8 10,297 6,01 1,997 0,441 5,303 3,348 1,987 0,412 950 48,500 44,293 0,501 6,576

CP- 6 10,385 6,008 1,995 0,448 8,839 5,983 1,983 0,436 950 14,887 0,416 0,602 2,679

CP- I 9,721 6,001 1,996 0,418 8,217 5,979 1,982 0,411 950 15,472 0,367 0,701 1,675

CP- II 10,418 6,007 1,993 0,458 9,83 5,994 1,989 0,445 110 5,644 0,216 0,201 2,838

CP- III 9,959 6,008 1,994 0,443 9,518 6 1,992 0,425 110 4,428 0,133 0,100 4,063

CP- IV 10,162 6,008 1,998 0,443 9,74 6,001 1,995 0,425 110 4,153 0,117 0,150 4,063

CP- IA - - - - 9,153 5,997 1,992 0,438 110 - - - -

CP- IIA 10,072 5,991 1,987 0,431 9,435 5,985 1,989 0,423 110 6,324 0,100 -0,101 1,856

CP- IIIA 10,173 6,001 1,997 0,445 9,69 5,996 1,99 0,448 110 4,748 0,083 0,351 -0,674

CP- IVA 10,297 6,006 1,995 0,448 9,8 5,99 1,99 0,442 110 4,827 0,266 0,251 1,339

CP- VA 10,256 5,991 2,005 0,449 9,558 5,991 1,992 0,438 110 6,806 0,000 0,648 2,450

CP- VIA 10,195 6,007 1,994 0,442 9,74 6,005 1,992 0,444 110 4,463 0,033 0,100 -0,452




CP- 23 10,443 5,996 1,994 0,457 5,303 3,348 1,987 0,412 950 49,220 44,163 0,351 9,847

CP- 33 10,592 5,994 1,995 0,4555 - - - - - - - - -

CP- V 9,994 6,013 1,999 0,472 9,406 6,013 1,993 0,464 110 5,884 0,000 0,300 1,695

CP- VI 10,201 6,025 2,002 0,477 8,289 5,918 1,978 0,469 950 18,743 1,776 1,199 1,677

CP- VII 10,154 6,012 2 0,464 9,663 6,006 2,007 0,457 110 4,836 0,100 -0,350 1,509

CP- VIII 10,182 6,017 2,001 0,475 9,67 6,077 2,008 0,465 110 5,028 -0,997 -0,350 2,105

CP- VIIA 10,27 6,018 2,002 0,45 9,715 6,04 2,004 0,463 110 5,404 -0,366 -0,100 -2,889

CP- VIIIA 9,912 6,014 1,998 0,45 9,35 6,008 2 0,441 110 5,670 0,100 -0,100 2,000

CP- IXA 10,367 6,007 2,001 0,475 9,659 6,008 1,997 0,476 110 6,829 -0,017 0,200 -0,211

CP- XA 10,104 6,015 2,022 0,465 8,162 5,953 1,988 0,466 950 19,220 1,031 1,682 -0,215

CP- XIA 10,308 6,033 1,999 0,478 9,613 6,011 1,999 0,475 110 6,742 0,365 0,000 0,628

CP- XIIA 10,119 6,009 1,998 0,484 9,226 6,055 2 0,488 110 8,825 -0,766 -0,100 -0,826


519



CP- 32 8,192 5,989 1,995 0,383 5,864 5,874 1,95 0,372 950 28,418 1,920 2,256 2,872

CP- 31 8,53 6,016 1,996 0,425 7,723 5,998 1,988 0,421 110 9,461 0,299 0,401 0,941

CP- 1 8,31 5,994 2,01 0,396 5,853 5,894 1,962 0,392 950 29,567 1,668 2,388 1,010

CP- IX 8,129 5,993 2,002 0,414 7,542 5,992 1,999 0,412 110 7,221 0,017 0,150 0,483

CP- X 8.646 5,967 1,989 0,44 7,804 5,966 1,984 0,434 110 99,910 0,017 0,251 1,364

CP- XI 8,1 6,003 1,996 0,416 7,41 5,988 1,999 0,406 110 8,519 0,250 -0,150 2,404

CP- XIIIA 8,115 6,047 2,007 0,416 7,709 6,028 2,003 0,407 110 5,003 0,314 0,199 2,163

CP- XIVA 8,056 6,032 2,009 0,397 6,047 5,966 1,987 0,396 950 24,938 1,094 1,095 0,252

CP- XVA 8,331 6,054 2,009 0,441 7,803 6,03 2 0,421 110 6,338 0,396 0,448 4,535

CP- XVIA 8,2 6,042 2,02 0,409 7,223 6,033 2,002 3,98 110 11,915 0,149 0,891 -873,105

CP- XVIIA

7,966 6,05 2,008 0,412 7,342 6,027 2,01 0,407 110 7,833 0,380 -0,100 1,214

CP- XVIII 8,176 6,044 2,004 0,41 7,335 6,003 2,008 0,408 110 10,286 0,678 -0,200 0,488




CP- 35 8,725 6,007 1,994 0,442 7,708 5,971 1,989 0,439 110 11,656 0,599 0,251 0,679

CP- 36 8,202 6,039 2,004 0,425 7,464 6,026 1,999 0,415 110 8,998 0,215 0,250 2,353

CP- 38 8,444 6,07 1,999 0,441 7,434 6,007 1,988 0,433 110 11,961 1,038 0,550 1,814

CP- XII 8,413 6,039 2,004 0,438 7,76 6,024 2,003 0,431 110 7,762 0,248 0,050 1,598

CP- XIII 8,418 6,037 2,007 0,434 7,713 6,005 1,999 0,421 110 8,375 0,530 0,399 2,995

CP- XIV 8,363 6,055 2,006 0,438 - - - - 110 - - - -

CP- XIX 8,353 6,04 2,013 0,423 5,563 5,944 1,985 0,419 950 33,401 1,589 1,391 0,946

CP- XX 8,437 6,043 2,013 0,448 4,61 4,59 1,986 0,43 950 45,360 24,044 1,341 4,018

CP- XXI 8,066 6,044 2,017 0,431 7,316 6,012 2,007 0,423 110 9,298 0,529 0,496 1,856

CP- XXII 8,507 6,024 2,005 0,463 7,347 6,027 1,99 0,448 110 13,636 -0,050 0,748 3,240

CP- XXIII 8,506 5,988 2 0,455 7,767 4,205 1,984 0,431 950 8,688 29,776 0,800 5,275

CP-XXIV 8,705 6,032 1,965 0,441 7,649 6,022 1,99 0,431 110 12,131 0,166 -1,272 2,268


520


Segundo a NBR 15270-1(ABNT), a resistência dos blocos utilizados com

furos na horizontal deve ser ≥ 1,5 MPa e com furos na vertical deve ser ≥ 3,0

MPa. Desta maneira, os blocos com 5 % de casca de café podem ser utilizados

tanto com os furos horizontais quantos verticais, devido a sua média de 3,06

MPa. Foram realizados ensaios de flexão com os corpos de prova gerando os

seguintes resultados apresentados nas tabelas seguintes:

Tabela 6: Corpos de prova com de 0 %casca de café.

Corpos Sinterizados (g e cm) Temp. Força de Tensão de

de prova Peso (g) Comp. Largura Espessura 0° Ruptura(N) Ruptura(Mpa)

CP - A1 12,502 5,849 1,976 0,538 1250 4,86 5,10

CP - A2 13,543 6,015 2,03 0,569 110 - -

CP - A3 13,626 6,024 2,035 0,559 110 2,17 2,05

CP - A4 12,811 6,015 2,034 0,532 110 2,01 2,09

CP - A5 12,611 6,033 2,031 0,508 110 2,01 2,30

CP - A6 12,655 6,012 2,027 0,531 110 1,96 2,06

CP - A7 11,903 6,02 2,021 0,535 950 3,85 3,99

CP - A8 11,38 5,994 2,023 0,494 950 3,67 4,46

CP - A9 11,247 6,005 2,028 0,499 950 3,25 3,86

CP - A10 10,786 6,013 2,029 0,483 950 3,62 4,59

CP - A11 9,582 6,004 2,032 0,427 950 3,68 5,96

CP - A12 9,667 6,021 2,031 0,416 950 - -

Média 110 2,04 2,13

950 3,61 4,57


Corpos Sinterizados Temp. Força de Tensão de

de prova Peso (g)

Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) °C Ruptura(N) Ruptura(Mpa)

CP- 8 5,303 3,348 1,987 0,412 950 1,8 3,2

CP- 6 8,839 5,983 1,983 0,436 950 1,6 2,55

CP- I 8,217 5,979 1,982 0,411 950 1,99 3,57

CP- II 10,418 6,007 1,993 0,458 110 0,37 0,53

CP- III 9,959 6,008 1,994 0,443 110 0,46 0,71

CP- IV 10,162 6,008 1,998 0,443 110 0,87 1,33

Média 950 1,06 3,11

Média 110 0,57 0,86


521

3.2.2 –Flexão em 3 pontos



de prova Peso (g) Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) °C Ruptura(N) Ruptura(Mpa)

CP- 33 8,337 5,989 1,988 0,45 950 0,91 1,36

CP- 6 8,289 5,918 1,978 0,469 950 0,45 0,62

CP- 10A 8,162 5,953 1,988 0,466 950 0,68 0,95

CP- VII 10,154 6,012 2 0,464 110 0,23 0,32

CP- VIIA 10,27 6,018 2,002 0,45 110 0,47 0,70

CP- VIIIA 9,912 6,014 1,998 0,45 110 0,4 0,59

Média 950 0,68 0,97

Média 110 0,37 0,54



de prova Peso (g)

Comp.(cm) Largura(cm) Espessura(cm) °C Ruptura(N) Ruptura(Mpa)

CP- 1 5,853 5,894 1,962 0,392 950 0,6 1,19

CP- 32 5,864 5,874 1,95 0,372 950 0,81 1,80

CP- 14A 6,047 5,966 1,987 0,396 950 0,26 0,50

Média 950 0,56 1,17

Média 110 0,00 0,00



de prova Peso (g) Comp.(cm) Ruptura(N) Espessura(cm) °C Ruptura(N) Ruptura(Mpa)

CP- 19 5,563 5,944 1,985 0,419 950 - -

CP- 20 4,61 4,59 1,986 4,3 950 - -

CP- 23 4,767 4,205 1,984 4,27 950 - -

CP- XII 8,413 6,039 2,004 0,438 110 0,46 0,72

CP- XIII 8,418 6,037 2,007 0,434 110 0,61 0,97

Média 950 0,00 0,00

Média 110 110 0,535

Obs.: No momento do ensaio de ruptura, os corpos de prova de número 19, 20

e 23 se mostraram muito frágeis e quebraram antes da execução deste.


522

4 CONCLUSÕES

De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que a adição de 5% de

cascas de café se torna viável. Conforme informações obtidas com os ensaios

de tensão de ruptura, a resistência dos corpos de prova com esse percentual

de cascas de café mantém características aceitáveis, segundo a NBR 15270-

1(ABNT). Esta viabilidade proporcionara uma diminuição no passivo ambiental

que a casca de café representa para a natureza.

5 REFERÊNCIAS

ROSSI, Matia A.P.; As Argilas; http://www.portorossi.art.br/as_argilas.htm. Revista Cafeicultura; Café - clima e variedades; http://www.revistacafeicultura.com.br/index.php?tipo=ler&mat=11952&cafe---clima-e-variedades.html; 2007.

Revista Cafeicultura, Processo de produção do café, http://www.revistacafeicultura.com.br/index.php?mat=6814, 2006

PETRUCCI, Eladio G. R.; Materiais de construção. 10 ed. SÃO PAULO: Globo, 1995

PITOMBEIRA, Kamila; Portal dia de campo; Cuidados na pós-colheita do café são essenciais, PORTAL DIA DE CAMPO; http://diadecampo.com.br/zpublisher/materias/Materia.asp?id=24881&secao=Pacotes%20Tecnol%F3gicos&c2=Caf%E9, 2010.

SEBRAE/ESPM, Cerâmica Vermelha, Estudos de mercado, 2008.

Vantagens da cerâmica vermelha na construções, revista Novacer, 2015.

PATROCINIO, Wanda, Origem e composição química da argila, http://gerovida.blog.br/2008/06/21/origem-e-composicao-quimica-da-argila/ ,2008.

GUIA TÉCNICO AMBIENTAL DA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA, http://www.feam.br/images/stories/producao_sustentavel/GUIAS_TECNICOS_AMBIENTAIS/guia_ceramica.pdf, 2013.

ABCERAM, http://www.abceram.org.br/site/?area=4&submenu=50.

ANICER, http://portal.anicer.com.br/.

CONAB, http://www.conab.gov.br/conteudos.php?a=1253&, 2015.

ABOP, http://www.abop.org.br/.

NBR 15270-1 – Componentes Cerâmicos.

JUNG, Marcelo. et. al., COMPARATIVO ENTRE DIFERENTES MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DA RETRAÇÃO LINEAR DE PLACAS CERÂMICAS, 2012

TRIGO, Thiago. Ensaio de Tração, http://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao/.


523

http://www.portorossi.art.br/as_argilas.htm

http://www.revistacafeicultura.com.br/index.php?tipo=ler&mat=11952&cafe---clima-e-variedades.html

http://www.revistacafeicultura.com.br/index.php?tipo=ler&mat=11952&cafe---clima-e-variedades.html

http://www.revistacafeicultura.com.br/index.php?mat=6814

http://diadecampo.com.br/zpublisher/materias/Materia.asp?id=24881&secao=Pacotes%20Tecnol%F3gicos&c2=Caf%E9

http://diadecampo.com.br/zpublisher/materias/Materia.asp?id=24881&secao=Pacotes%20Tecnol%F3gicos&c2=Caf%E9

http://www.conab.gov.br/conteudos.php?a=1253&

http://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao/

CERAMICS OF A RED BEHAVIOR WITH THE MERGER OF COFFEE BARK.

Abstract

The Brazil and currently the world's largest producer of coffee, and the coffee

processing generates the crops a lot of waste, which is the coffee pulped bark

and this becomes a significant environmental liabilities. The Red Ceramic

Industries of Vitória da Conquista region in Bahia producing ceramic blocks and

tiles and use large amounts of clay which is the raw material for the

manufacture of its products, can absorb or use in their production this

environmental liability that is great in the region. The objective of this work is the

study of the ceramic block behavior with the addition of coffee pods. test and

after sintered bodies were molded, the shrinkage in the burning tests were

performed, three point bending, porosity and water absorption. Our results

demonstrate that the addition of tailing may be made to a percentage of 5%,

which makes possible its incorporation in ceramic paste.

Keywords: Ceramic industry, Tailings, Coffee Bark


524

COMPORTAMENTO DE UMA CERÂMICA VERMELHA COM A …metallum.com.br/60cbc/anais/PDF/03-039TT.pdf ·...

Documents

Transcript of COMPORTAMENTO DE UMA CERÂMICA VERMELHA COM A …metallum.com.br/60cbc/anais/PDF/03-039TT.pdf ·...