Indústria Cerâmica

Indústria CerâmicaIndústria Cerâmica

Gabriel MilhomensLeonardo Camarotto

Marcos ManzatoRafael Dertonio

CerâmicaCerâmicaDo grego "kéramos” = "terra

queimada" ou “argila queimada”

Definição: compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas.

História e EvoluçãoHistória e EvoluçãoChina e Egito: mais de 5.000

anos◦Exemplo: Guerreiros de Xian ( 240

a.C.)

História e EvoluçãoHistória e EvoluçãoPrimeiro equipamento: roda de

oleiro – inventado no Mediterraneo por volta de 2.000 a.C.

História e EvoluçãoHistória e EvoluçãoO equipamento determinante da

escala de produção é o forno de cozimento das peças

Podem chegar a 150m de comprimento

Capacidade ampliada nos últimos anos de 80 mil m2/mês

para 500 mil m2/mês

Setores CerâmicosSetores CerâmicosCerâmica Vermelha: materiais

com coloração avermelhada, empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas)

Setores CerâmicosSetores CerâmicosCerâmica Branca: materiais

constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor (louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos)

Setores CerâmicosSetores CerâmicosMateriais Refratários: Este grupo

tem como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais

Setores CerâmicosSetores Cerâmicos◦Isolantes térmicos: refratários

isolantes, isolantes térmicos não refratários, fibras ou lãs cerâmicas que podem chegar a temperaturas de utilização de 2000º C

Setores CerâmicosSetores CerâmicosFritas: é um vidro moído aplicado

na superfície do corpo cerâmico que adquire aspecto vítreo.

Setores CerâmicosSetores CerâmicosCorantes: constituem-se de

óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos obtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos. São adicionados aos esmaltes para conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitos especiais.

Setores CerâmicosSetores CerâmicosVidro, Cimento e CalRevestimento Cerâmicos: são

usados na construção civil para revestimento de paredes, pisos, bancadas

e piscinas (azulejos, placas ou ladrilhos para piso e pastilhas)

Setores CerâmicosSetores CerâmicosCerâmica de Alta Tecnologia:

desenvolvidos a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados.

EconomiaEconomiaA Cerâmica tem uma

participação estimada de 1% do PIB

Segmento Valor da Produção (milhões de US$/ano)

Cerâmica Vermelha 2.500Revestimentos 1.700

Matérias-primas naturais 750Refratários 380

Cerâmicas especiais 300Sanitários 200

Louça de mesa 148Fritas 140

Matérias-primas sintéticas 70Cerâmica elétrica 60

equipamentos para cerâmica 25Abrasivos 20

EconomiaEconomia

Matérias-primasMatérias-primasComponentes Plásticos: Argilas,

Caulim◦Dão moldabilidade à massa◦Atuam como agentes de suspensão

em meio aquoso◦Dão coesão e solidez à massa verde

e crua. ◦São responsáveis pela retração

durante a secagem◦Atribuem coloração natural

Matérias-primasMatérias-primasComponentes não-plásticos:

◦Componente inerte Ex: Chamote, Sílica, Cinza natural, Cinza

volante, Escória de alto forno Tem a função de diminuir a plasticidade Diminui a retração de secagem e queima Constitui o esqueleto na massa da

cerâmica Aumenta a porosidade aberta

Matérias-primasMatérias-primasComponentes não-plásticos:

◦Componente vitrificante É a substância responsável pela

formação da fase vítrea com a contribuição do componente fundente

Ex: Sílica (areia quartzosa, quartzo, quatzito)

◦Componente fundente Abaixa a temperatura da fase vítrea Ex: Carbonatos, Feldspatos e Silicatos de

metais alcalinos terrosos

Matérias-primasMatérias-primasComponente Auxiliares

◦Fluidificante (Água e Polímeros) Favorece o escorrimento e a dispersão

das partículas da massa◦Ligante (Água, caulinita, esmectita)

Une as partículas da massa a cru, permitindo a queima ou manuseio

Matérias-primasMatérias-primasComponentes Auxiliares

◦Defloculante Evita a decantação das partículas em

uma suspensão aquosa Ex: Carbonato e silicato de sódio, Fosfato

e polifosfato de metais alcalinos, Ácidos orgânicos, Poliacrilatos, Celulose

◦Plastificante /Lubrificante Aumenta a plasticidade da massa Ex: grafite, talco, glicol, ester

Meio Ambiente: impactos Meio Ambiente: impactos e solucoese solucoes

A indústria da construção civil é forte consumidora de matérias primas e grande produtora de resíduos.

Geralmente o aspecto ambiental associado a este setor refere-se à fase construtiva, deixando de lado as fases de produção de materiais, uso e descarte dos mesmos.

O setor cerâmico é um dos grandes contribuintes da construção civil, representado pelos tijolos, telhas e revestimentos.

Neste sentido, um processo adequado de gestão ambiental deve considerar, sempre que possível todo o ciclo de vida da edificação (e evidentemente o ciclo dos seus constituintes).

Ciclo de vida dos produtos Ciclo de vida dos produtos cerâmicoscerâmicos

• O inventário constitui a etapa de levantamento de dados, promovendo um catálogo quantitativo das entradas (energia e matérias primas) e saídas (emissões no ambiente) para um específico produto, processo ou atividade.

Principais ítens de um inventário para empresas de produtos cerâmicos:

InventárioInventário

1 - Consumo hídrico2 – Energia3 – Materiais constituintes dos produtos4 – Emissões gasosas5 – Refugos/Resíduos6 – Efluentes líquidos7 – Desperdício energético (perda de energia)

Impactos ambientais Impactos ambientais positivospositivos

• Aumento no número deempregos, absorvendo expressivos contingentes de mão-de-obra

• Aumento dodesenvolvimento e investimento econômico

• Fixação das comunidades locais

• A indústria de cerâmica é a principal consumidora de lenha

• Desmate de áreas de vegetação nativa.

• Fornecimento de lenha fica na dependência de desmatamentos em áreas específicas feitospara outras finalidades• Não há desmatamentos legalizados em quantidade suficiente

• Desertificação

Impactos ambientais Impactos ambientais negativosnegativos

• Emissões atmosféricas

• Emissão de poluentes atmosféricos,tais como: material particulado, dióxido de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (Nox)

• Contribui para o efeito estufa


Extração de argila

• Erosão

• Escorregamento de talude

• Assoreamento dos rios

• Descaracterização da paisagem local

• Degradação, da flora e da fauna da área da jazida


Soluções Soluções • Implantar reflorestamentos com fins energéticos visando ao auto-suprimento de lenha;

• Realizar a recuperação das áreas degradadas durante a exploração das jazidas;

• Controlar a emissão de gases poluentes na atmosfera

• Instalação de equipamentos para depuração dos gases;

• A emissão de poeira na área do empreendimento pode ser reduzida mediante o umedecimento da área de circulação interna;

• Estímulos à pesquisa e ao desenvolvimento de novas técnicas deprodução

• Visar inovações tecnológicas dos produtos

• Desenvolvimento de uma cultura de exigências ambientais na construção civil

• Aumentar a fiscalização de jazidas e indústrias do setor

• Utilização de novas fontes de energia nas indústrias cerâmicas (como o gás natural)

Soluções Soluções

Soluções Soluções

PesquisasPesquisas• A atividade industrial de cerâmica, hoje fortemente globalizada

• Apresenta acirrada competitividade

• Desenvolvimento de sofisticadas instalações e laboratórios

Exemplos de pesquisas na indústria cerâmica:

• CMDMC/ LIEC - Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos / Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica – UFSCar

• ITEP – Instituto Tecnológico de PernambucoLocalização da pesquisa: Cabo de Santo Agostinho - PE

PesquisasPesquisasCMDMC/ LIEC• Pesquisa desenvolvida em laboratorios e na Cerâmica Gerbi, em Mogi Guaçu - SP

• Não aumenta custos de produção

• Não eleva a concentração do gás em todo o forno

• Aumento da qualidade da queima da matéria orgânica permitiu ganho de produtividade

• Diminuição no tempo necessário ao ciclo total da queima

• Aumento de 30% na produção nominal do forno industrial

• Baixo investimento inicial

• Baixo custo operacional

PesquisasPesquisas• Técnica provê atmosfera mais rica em oxigênio apenas na área do forno em que ocorre a queima de matéria orgânica

PesquisasPesquisasITEP - Cabo de Santo Agostinho – PE

• Utilização de refugo cerâmico industrial como insumo para a produção artesanal

• A técnica reduziu em 50% a extração da matéria-prima in natura da jazida de SUAPE

PesquisasPesquisas

Processo de fabricaçãoProcesso de fabricaçãoProdução de pisos cerâmicos

2 fabricas visitadas

Processo via úmida

Diagrama de BlocosDiagrama de BlocosMoagem Peneiramento

Posto de serviço Atomizador

PrensagemRetifica Secagem

Banho de água

Aplicação do esmalte

Aplicação do engobe

Decoração

Aplicação de engobe (II)

Queima Resfriamento direto

Resfriamento indireto

Controle de defeitos

Embalagem

Matéria-Prima

1. Matéria Prima1. Matéria PrimaOrigem

◦Itapeva◦Itararé◦Porto Ferreira

Classificação e controle de conformidade

1. Matéria Prima1. Matéria Prima

Pátio de Armazenagem


Boxes de Armazenagem


Balança

2. Moagem2. MoagemMoinho de BolasInput

◦20 ton. de MP◦ 7000 L de água◦ 140 L de silicato

Output◦Barbotina

2. Moagem2. Moagem

Desintegrador e esteira

2. Moagem2. Moagem

Bolas de auto-alumina

3. Peneiramento e posto de 3. Peneiramento e posto de serviçoserviço

A barbotina passa por uma série de peneiras com malha decrescente e é armazenada em um poço subterrâneo antes de ser enviada ao atomizador

4. Atomizador4. AtomizadorProcesso de spray dryer

Pulverização da barbotina em um ambiente com temperatura de 600 °C

Formas geometricamente perfeitas com granulometria e umidade controladas

Umidade entre 6,2 % e 7 %

4. Atomizador4. Atomizador

Atomizador Spray Dryer

5. Prensagem5. PrensagemConformação do pó em formatos

pré definidos pelas cavidades da matriz da prensa

Sistema automático de alimentação e descarga das prensas

3 etapas: 1 tira o ar do pó e as duas seguintes compactam o pó

6. Secagem6. SecagemReduz a umidade das peças para

menos de 1%

Da maior resistência mecânica às peças

Funciona por circulação de ar, fazendo com que a umidade saia por cima do equipamento

Eleva a temperatura da placa: condição essencial para o processo de esmaltação

7. Esmaltação7. EsmaltaçãoAplicação de água

Aplicação do engobe

Aplicação do esmalte

Decoração por Silk Screen

7. Esmaltação7. Esmaltação

Esteiras

8. Queima8. QueimaForno continuo

Perfil de temperatura que da ao produto alta resistência mecânica, resistência à abrasão e alta absorção

Temperatura máxima de 1200 °C

8. Queima8. Queima

Forno

8. Polimento e retífica8. Polimento e retífica

Feito em apenas parte dos produtos

Maior qualidade e precisão nas dimensões

Linha de produtos mais caros

9. Classificação e 9. Classificação e embalagemembalagemOs produtos são classificados em

A, B e C de acordo com a sua qualidade

Produtos de mesma classe são embalados juntos e tem faixa de preço de acordo com a classificação

Papel do Engenheiro de Papel do Engenheiro de ProduçãoProduçãoÁreas onde o engenheiro de

produção pode trabalhar:

Projeto de fábrica;Projeto de postos de trabalho;Planejamento e controle da

produção;Qualidade.

Projeto de FábricaProjeto de FábricaObjetivo:Fazer um layout funcional, enxuto e

seguro para que a fábrica atinja um nível ótimo de produção.

Dados de entrada:1.Fluxo de materiais, 2.Espaço disponível, 3.Quantidade de máquinas,4.Trabalhadores necessários, 5.Produtividade esperada e 6.Possibilidade de expansão.

Projeto de FábricaProjeto de FábricaExemplo de considerações:

- Espaço para Matéria-Prima

- Tempo de Buffer

Projeto de FábricaProjeto de FábricaFerramentas:- Ferramentas CAD

- Ferramentas de Representação de Fluxo

- Ferramentas de Simulação Dinâmica (ARENA)

Projeto de Postos de Projeto de Postos de TrabalhoTrabalhoObjetivo:- Otimizar esse trabalho, fazendo-o

mais produtivo e menos desagradável ao trabalhador.

Dados de Entrada:1.Equipamentos Necessários2.Espaços de trabalho,3.Análise da Tarefa,4.Análise da Atividade

Projeto de Postos de Projeto de Postos de TrabalhoTrabalhoErgonomia:

“Estudo sistemático das pessoas em seu ambiente de trabalho, com a finalidade de melhorar sua situação laboral, suas condições de trabalho e as tarefas que realizam.”

Projeto de Postos de Projeto de Postos de TrabalhoTrabalhoExemplos de Intervenções:

- Inspeção

- Captação de Matéria-Prima

Projeto de Postos de Projeto de Postos de TrabalhoTrabalhoFerramentas:

- Ferramentas de Análise

- Simulação Humana

Planejamento e Controle da Planejamento e Controle da ProduçãoProdução

Define o quanto, quando, como irá se produzir.

Para isso é preciso classificar a manufatura.


Classificação da fábrica de revestimentos cerâmicos:

- Sistema Repetitivo, - Fabricação em lotes, produtos

semelhantes, tempos uniformes.

- Make to Stock


Escolha dos sistemas de planejamento e controle da produção:

- Ferramenta: Quadro de Escolhas


Nível de repetitividade dos sistemas de produção

Variáveis Contínuo Puro Semi Contínuo Produção em Massa Repetitivo Semi Repetitivo Não Repetitivo Projetos Grandes

Tamanho da empresa Para todos os níveis de repetitividade, quanto maior a empresa maior a complexidade do planejamento e controle da produção.

Tempo de resposta DL(a-P%) DL(a-P%) DL(a-P%) DL(a-P%) PL+DL PL+DL ou SL+PL+DL SL+PL+DL

Nível de automação Rígido Rígido Rígido Normal ou flexível Normal ou flexível Normal ou

flexível Normal

Estrutura do produto A estrutura do produto é multi-level.

Nível de customização Produtos Padrão Padrão ou Mushroom

Padrão ou Mushroom

Padrão ou Mushroom

Mushroom ou semi customizado

Semi customizado ou customizado Customizado

Número de produtos Para todos os níveis de repetitividade, as atividades do planejamento e controle da produção para os múltiplos produtos são mais complexos do que para o produto único.

Tipos de Layout Produto Produto Produto Grupo Grupo Funcional Posição fixa

Tipos de estoque (i) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) ou (i) (i), (ii) ou (i) Sem estoque

Tipos de fluxo O tipo de fluxo é F9

Tipos de montagem (A1) ou desmontagem (A1) ou desmontagem

(A5) ou (A6) ou (A7) ou sem

desmontagem


desmontagem


desmontagem

(A3) ou (A4) ou sem desmontagem (A2)

Tipos de Organização do trabalho Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem.

Sistema de controle de produção possível

Um sistema para controlar a taxa de

fluxo

Uma planilha para programar o

trabalhoKanban Kanban ou PBC PBC ou OPT MRP PERT/COM


Nível de repetitividade dos sistemas de produção

Variáveis Contínuo Puro Semi Contínuo Produção em Massa Repetitivo Semi Repetitivo Não Repetitivo Projetos Grandes

Tamanho da empresa Para todos os níveis de repetitividade, quanto maior a empresa maior a complexidade do planejamento e controle da produção.

Tempo de resposta DL(a-P%) DL(a-P%) DL(a-P%) DL(a-P%) PL+DL PL+DL ou SL+PL+DL SL+PL+DL

Nível de automação Rígido Rígido Rígido Normal ou flexível

Normal ou flexível

Normal ou flexível Normal

Estrutura do produto A estrutura do produto é multi-level.

Nível de customização Produtos Padrão Padrão ou Mushroom

Padrão ou Mushroom

Padrão ou Mushroom

Mushroom ou semi

customizado

Semi customizado ou customizado Customizado

Número de produtos Para todos os níveis de repetitividade, as atividades do planejamento e controle da produção para os múltiplos produtos são mais complexos do que para o produto único.

Tipos de Layout Produto Produto Produto Grupo Grupo Funcional Posição fixa

Tipos de estoque (i) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) e (iii) (i), (ii) ou (i) (i), (ii) ou (i) Sem estoque

Tipos de fluxo O tipo de fluxo é F9

Tipos de montagem (A1) ou desmontagem

(A1) ou desmontagem


desmontagem


desmontagem


desmontagem

(A3) ou (A4) ou sem desmontagem (A2)

Tipos de Organização do trabalho Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem.

Sistema de controle de produção possível

Um sistema para controlar a taxa de

fluxo

Uma planilha para programar o

trabalhoKanban Kanban ou PBC PBC ou OPT MRP PERT/COM

QualidadeQualidadeControle dos Processos Críticos

Inspeção 100%

Controle Estatístico

QualidadeQualidadeClassificação dos Produtos por Qualidade:

- Linha A: são os melhores produtos, isentos de defeitos. Passam pelo controle da qualidade sem serem marcados.

- Linha B: são produtos aproveitáveis, com qualidade inferior à A e recebem, no controle da qualidade, pelo inspetor, uma marca horizontal de cor laranja pra serem reconhecidos e embalados diferentemente.

- Linha C: são produtos também aproveitáveis, com qualidade inferior à B e recebem uma marca vertical também de cor laranja.

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