QUÍMICA ORGÂNICA PROFESSOR: BRAZ JUNIOR E-mail: [email protected].
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MAPEAMENTO DA PRODUÇÃO CERÂMICA E CLASSIFICAÇÃO DAS ARGILAS
UTILIZADAS EM MARABÁ-PA
Guimarães Filho, M. A. S.; Silva, A. R.; Costa Siqueira, E.; Fagury Neto, E.;
Rabelo, A. A.
Universidade Federal do Pará – UFPA
Faculdade de Engenharia de Materiais- FEMAT
Campus Universitário de Marabá
e-mail: [email protected]
Resumo: Este trabalho apresenta um mapeamento da produção de telhas, blocos
de vedação e estruturais da cidade de Marabá-PA, como temperatura de queima,
perdas, controle de qualidade e escoamento da produção. As matérias primas foram
avaliadas através de ensaios para avaliar a distribuição granulométrica, densidade,
diâmetro médio de partículas e área superficial específica. O mapeamento
demonstrou aspectos predominantes nas 21 indústrias cerâmicas avaliadas, onde a
maioria apresentou ausência de algumas etapas ou controles inerentes da
produção. Os resultados demonstram que as matérias primas não possuem
disparidades significativas quando comparadas entre si.
Palavras-chave: Mapeamento, produção cerâmica, argilas.
INTRODUÇÃO
A microrregião de Marabá localizada no sudeste paraense compreende alguns
municípios como Itupiranga, Nova Ipixuna, São João do Araguaia, São Domingos,
entre outros. A região tem como principais minerais de extração: pedras preciosas
como, cristal da rocha, ametista e quartzito. Além de manganês, cobre, ouro, prata,
molibdênio e calcário. Possui ainda minerais secundários, ou seja, de menor valor
agregado como areia, cascalho, argila e brita. Dentre os citados, o de maior
interesse para o trabalho é a argila, mineral muito abundante na microrregião (1).
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Argila é um mineral resultante do intemperismo, da ação hidrotermal ou que se
depositam como sedimentos fluviais, marinhos, lacustres ou eólicos. Em termos de
granulometria é considerada a “fração argila” aquela constituída por partículas
inferiores a 2 μm (2). Nas argilas encontramos fragmentos de minerais acessórios e
percentuais consideráveis de matéria orgânica, adquiridos durante transporte e
sedimentação do substrato. Tais impurezas são freqüentemente, alteradas por
parâmetros ambientais, por exemplo; temperatura e pressão, durante sua
consolidação. Isso elucida a diversidade das argilas, principalmente nos aspectos de
coloração, plasticidade, composição química, etc. (3).
O setor cerâmico, do município de Marabá apresenta como áreas de maior
concentração para extração e beneficiamento das argilas as margens dos rios
Itacaiúnas e as do Rio Tocantins. Isto ocorre devido ao fato de jazidas com elevadas
quantidades de argilominerais, se distribuírem ao longo das encostas. Ressalta-se
que tais informações foram obtidas mediante verbalização dos ceramistas, pois há
ausência de estudos técnico-científicos no setor até então (1).
Neste trabalho é possível quantificar a produtividade média, consumo de
matéria-prima e identificar os métodos de trabalho utilizados pelo setor cerâmico da
região, além de determinar através das caracterizações; distribuição granulométrica,
densidade, diâmetro médio de partículas e área superficial específica, algumas
especificidades das argilas empregadas na produção. É importante ressaltar que
alguns parâmetros variam de indústria para indústria conforme os níveis de
investimento de cada uma, bem como problemas inerentes da não realização de
todos os procedimentos adequados a obtenção de produtos cerâmicos que atendem
os padrões de normas exigidas no Brasil.
MATERIAIS E MÉTODOS
Na primeira etapa deste trabalho foi feito um levantamento com os ceramistas
para obter informações essenciais a produção, através do preenchimento de uma
planilha contendo questões básicas, referentes à extração da matéria prima até sua
devida estocagem e processamento. Posteriormente foi realizada uma visita as
instalações das empresas, a fim de conhecer suas infraestruturas e coletar as
matérias primas (argilas) para os ensaios de caracterizações científicas e
tecnológicas.
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Todos os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais cerâmicos da
Universidade Federal do Pará, Marabá-PA, sendo respeitadas todas as normas
vigentes para cada ensaio. As amostras de argilas foram coletadas nas seis maiores
cerâmicas da região e os seguintes ensaios foram efetuados:
Distribuição tamanho de partícula: O método consiste em um sistema de
peneiras disposta segundo a numeração ABNT, 16, 30, 70, 80, 100 e 200,
respectivamente, acondicionadas em um agitador, o qual foi ligado durante 10
minutos, com uma frequência de 5 rpm.
Densidade real de solos: Com o auxilio de um picnômetro, termômetro, manta
aquecedora, balança digital de precisão de quatro dígitos e 10 g de argila se
determinou a densidade das amostras segundo a norma DPTM 93-64.
Ensaio de sedimentação: Para dado ensaio foram pesados 12 g de cada
argila estuda, e colocada em um béquer com 100 ml de água destilada,
posteriormente agitado, para poder observar a deposição das partículas ao longo de
intervalos de tempo pré-determinados de 5, 10, 15, 20 e 30 minutos.
Diâmetro médio de partículas: Para os solos finos, siltes e argilas, com
partículas menores que 0,075 mm (#200), o cálculo dos diâmetros equivalentes são
feito a partir dos resultados obtidos durante a sedimentação de certa quantidade de
sólidos em um meio líquido. A base teórica para o cálculo do diâmetro equivalente
vem da lei de Stokes, que afirma que a velocidade de queda de uma partícula
esférica, de peso específico conhecido, em um meio líquido rapidamente atinge um
valor constante que é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula:
v =
* D2 (A)
Onde:
- v: velocidade de queda
- s: peso específico real dos grãos - g/cm3
- w: peso específico do fluído - g/cm3
- µ: viscosidade da água - g.s/cm2
- D: diâmetro equivalente - mm
Área superficial específica: De posse do diâmetro de partículas e densidade
de solos e admitindo que as partículas possuam uma geometria esférica é possível
determinar a área superficial especifica através da fórmula:
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SM =
(B)
Onde:
- SM: superfície específica por unidade de massa
- ΨA/ΨV: índice de angularidade, igual a 6, devido considerar a geometria da
partícula esférica.
- āV/A: tamanho médio volume/superfície
- Aρa: densidade da partícula
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O município de Marabá Figura 1, situado no sudeste, paraense se destacam
as presenças marcantes dos rios Itacaiúnas e Tocantins ao longo de várias áreas da
cidade, sãos esses os maiores responsáveis pela renovação das fontes de argilas
devido à grande variação do nível do leito destes rios entre as estações de inverno e
verão (1).
Figura 1: Mapa do município de Marabá com destaque para a concentração das empresas ceramistas ao longo dos rios Tocantins e Itacaiúnas.
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A tabela 1 demonstra todos os parâmetros avaliados durante o mapeamento,
apresentando características e fatores relevantes ao processo industrial do sudeste
paraense, inclusive alguns pontos referentes às perdas na produção, devido à
intemperes da região, além de listar os meios de combustíveis utilizados na
produção cerâmica.
Tabela 1: Quadro geral das 21 empresas envolvidas na pesquisa.
NV*: Não verificado
Queda na produtividade durante o inverno
A indústria cerâmica da microrregião de Marabá, segundos dados obtidos por
amostragem em pesquisa sofre queda de cerca de 20 % na produção da cerâmica
vermelha (telhas, blocos estruturais), e como conseqüência, provoca demissão de
cerca de 17 % dos funcionários no setor, provocando uma modificação acentuada
dos dados apresentados na tabela 1 já que a pesquisa foi realizada durante o verão.
Variáveis Valores
médios ou nº empresas
Percentual (%)
Estimativa para todo o setor
Funcionários 537 NV* NV*
Demissões durante o inverno
21 17 17 %
Queda na produtividade no período de inverno
21 20 20 %
Produção de peças /mês
Tijolos (103) 4, 464 69 ~ 10000
Telhas (103) 1, 616 25 ~ 3500
Blocos para lajes (103)
370 6 ~ 800
Outros NV* Não inclusos NV*
Consumo de argila/mês 14000 t. 30000 t.
Perdas 5 a10 t. 5 a 10 %
Combustível utilizado
Lenha 7 33,3 NV*
Resíduos de madeira
3 14,3 NV*
Serragem 11 52,4 NV*
Outros NV* NV*
Realizam Ensaios 0 0 0
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Grandes partes das indústrias cerâmicas da região possuem suas plantas
localizadas próximos ao rio Itacaiúnas e Tocantins que a banham, devidos a
proximidade da coleta de matéria prima. No período de inverno, entre janeiro e maio,
ocorrem as cheias onde, grandes partes das jazidas são cobertas pelos rios, bem
como, algumas plantas oleiras, principalmente aquelas mais primitivas, localizadas
mais próximas as margens dos rios.
A chegada do inverno tem grande influência na estocagem da matéria prima
que visa manter o processo produtivo continuo, diminuindo custos, uma vez que às
cheias provocadas pelas chuvas cobrem as jazidas durante uma parte do ano,
impossibilitando a extração da matéria-prima.
Perdas na produção
A fim de se obter dados referentes a custo-benefício da fabricação de peças
cerâmicas das empresas analisadas, foi verificado o grau de perdas na produção
das mesmas, sendo possível averiguar as etapas onde ocorrem os maiores
detrimentos a potencialização de tais estabelecimentos.
Todas as empresas de cerâmicas da região apresentam perdas de produtos,
fenômeno este considerado normal, durante o processamento. Estas perdas podem
ser de qualidade do produto, classificado como produto de segunda categoria, ou
perda total, devido sua quebra durante o processamento ou transporte, tais produtos
são reaproveitados em pavimentações e aterros.
Com relação à temperatura e tempo de queima pode se observar que essa
etapa é responsável pela maioria das perdas e pelo percentual de produtos de
requeima, classificados como produtos de segunda.
A tabela 2 mostra uma faixa de temperatura de queima que são utilizadas
pelas indústrias da região. As cerâmicas analisadas utilizam patamares de queima
entre 750 a 1000 ºC. É importante ressaltar que mais de 50 % das empresas
avaliadas afirmam não terem uma preocupação com a temperatura de queima dos
seus produtos, além disso, algumas não possuem nenhum tipo de equipamento de
mensuração de temperatura.
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Tabela 2: Patamares de temperaturas de queima das empresas analisadas.
Temperatura de queima Número de empresas %
Até 700°c 0 0
700°c a 800°c 4 28,57
800°c a 900°c 9 64,28
Mais de 900°c 1 7,15
Total 14 100
Das temperaturas utilizadas nas empresas, as mais baixas foram verificadas
para o tratamento térmico de telhas, sendo que para os blocos estruturais foram
averiguadas temperaturas mais elevadas. A variação de temperatura observada
pode ser imposta tantos aos diferentes tipos de fornos utilizados quanto aos meios
de combustíveis.
A superqueima é um problema ocasionado durante a sinterização nas regiões
de temperaturas mais elevadas, principalmente próximo às portas laterais dos fornos
onde é adicionado o combustível para o aquecimento do forno. O produto gerado
apresenta alto grau de vitrificação, coloração bastante escura, entre outras
características, sendo classificado como produto de segunda. Na tabela 3 é possível
observar que a superqueima afeta todas as cerâmicas de Marabá-PA, variando
somente o nível de ocorrência.
Tabela 3: Percentual de perdas de produtos devido a superqueima.
Fração de perda Número de empresas %
0 a 4 % 6 28,6
5 a 9 % 10 47,6
10 a 15 % 3 14,3
acima de 15 % 2 9,6
O destaque principal da superqueima é há não uniformidade na coloração de
suas peças, no entanto, as empresas ceramistas não a consideram um problema
impactante, já que existe um mercado consumidor em potencial para estes produtos.
Os principais problemas detectados pela pesquisa nas indústrias foram à
ocorrência de: fissuras e trincas, sendo em alguns casos a propagação de forma
catastrófica, acarretando assim em perda total do produto. Os problemas foram
atribuídos a duas das principais etapas do processamento: secagem e queima.
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A tabela 4 mostra que 42,85 % das indústrias afirmaram que até 5 % de seus
produtos são quebrados entre a etapa de processamento e transporte, 38,09 %
informaram uma perda entre 5 e 10 %. As demais empresas ostentam percas
maiores e bem acima dos padrões de exigências.
Tabela 4: Percentual da geração de produtos inviáveis a comercialização para a construção civil – Perda total.
Perda total do produto Número de empresas %
0 a 5% 9 42,85
5 a 10% 8 38,09
10 a 15% 3 14,28
Acima de 15% 1 4,76
Controle de qualidade
Com o intuito de avaliar o controle de qualidade empregado pelas empresas,
fez se um levantamento dos ensaios mecânicos e normativos realizados nas
empresas. No entanto, nenhuma das empresas visitadas realiza ensaio mecânicos
ou normativos em suas peças. Fato esse explicado pela recente implementação
ceramista na região, porém, alguns ceramistas afirmam que a implementação do
curso de engenharia de materiais, ofertado pela UFPA, será um ponto decisivo para
saciar essa carência.
Percentual de vendas em relação ao consumidor final
A tabela 5 mostra o percentual de vendas da região em relação ao tipo de
clientes, porém, é importante mencionar que este percentual não se aplica a
indústria separadamente, ou seja, algumas das cerâmicas da região destinam 100 %
de suas vendas ao consumidor final, ou seja, consumidores independentes.
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Tabela 5: Percentual de vendas em relação ao tipo de consumidor
Tipo de clientes Avaliação
Construtora Percentual de vendas 10 %.
Consumidor final
Cerca de 60 % do total de produtos da indústria cerâmica de
Marabá é vendido diretamente ao consumidor final.
Lojas /
revendedores
16,6 % dos produtos são vendidos a esse tipo de cliente.
Análise granulométrica
A análise granulométrica de massas de cerâmica vermelha exerce papel
fundamental no processamento, uma vez que a introdução de materiais não
plásticos (areia, chamota, pó de carvão, entre outros), alteram significativamente a
plasticidade da argila, se tornando um fator relevante uma vez que o grau de
compactação torna-se menor, facilitando assim o processo de secagem (4). A tabela
6 mostra uma retenção da massa grosseira das matérias-primas das 6 maiores
cerâmicas da região num ensaio de análise granulométrica segundo ABNT. Pode-se
observar a percentagem em suas respectivas amostras.
Tabela 6: Percentagem de massa grosseira retida na realização de um ensaio de analise granulométrica.
abertura (μm) AMG (%) AI (%) AC (%) AB (%) AL (%) ASF (%)
595 31,95 27,27 27,26 32,06 24,23 26,58
210 34,14 40,83 48,26 2,22 52,87 45,52
177 19,32 11,11 14,46 13,11 9,17 13,87
149 4,38 3,60 1,66 6,00 3,54 2,07
74 7,98 13,27 5,70 11,37 8,07 9,72
Coletor 2,19 3,89 2,64 5,21 2,08 2,72
Na figura 2 pode se observar a correlação entre as argilas analisadas, sendo
possível visualizar um comportamento quase que constante na distribuição tamanho
de particula, pois as amostras analisadas demostraram caracteristicas semelhantes
no que diz respeito a tal parâmetro. Exceto na peneira de 70#, ocorreu uma variação
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considerável na massa passante, isso pode está relacionado a quantidades e
granulometrias diferentes de quartzo.
Figura 2: Distribuição tamanho de partículas.
A tabela 7 apresenta os valores obtidos a partir dos ensaios de determinação
da densidade real dos solos e sedimentação, o qual foi possível obter o diâmetro
médio de partículas e área superficial especifica. Os resultados demonstram valores
similares e dentro dos patrões encontrados para argilas brasileiras (5), tornando
assim as matérias primas viáveis de aplicação. Considerando a área superficial
especifica das matérias primas em estudo, assim como seu diâmetro médio de
partícula, é possível avaliar que as argilas possuem uma boa sinterização, devido a
sua alta reatividade, ocasionada pela elevada área superficial especifica.
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Tabela 7: Valores de densidade, diâmetro médio de partícula e área superficial especifica das principais cerâmicas de Marabá.
Argilas Densidade
(g/cm2) Diâmetro médio de partícula (μm)
Área superficial especifica (m2/g)
AMG 2,06 8,06 36,12
AI 2,26 6,90 38,42
AC 2,26 6,52 40,68
AB 2,47 6,31 38,49
AL 2,49 6,37 37,77
ASF 2,51 6,37 37,47
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos no mapeamento do setor ceramista da microrregião de
Marabá-PA se tornam satisfatório uma vez que, tais empresas obtêm produtos com
uma comercialização bastante elevada, apesar de omitirem algumas etapas de
processamento que melhorariam significativamente a qualidade dos produtos finais.
Porém a falta de meios técnicos para avaliar as peças é justificada pela recente
implementação da atividade ceramista na região, fato esse explicado pelo
crescimento acelerado dessa região devido à implementação de atividades
mineradoras e siderúrgicas no município marabaense. Os ensaios realizados
mostram que as matérias primas utilizadas não se diferem de forma acentuada,
sendo assim os produtos fabricados muito semelhantes, independente da indústria
avaliada.
REFERENCIAS
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Departamento de Geociências Programa de Pós-Graduação em Geociências.
Manaus 2005
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municípios de Oeiras (PI) e São Raimundo Nonato (PI). In: 51° CONGRESSO
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p.1-12. Ref. 7-15. Disponível em: http://www.abceram.org.br/51cbc/artigos/51cbc-1-
22.pdf. Acesso em: 21 de Março de 2011.
Mapping and classification of pottery clays used in Marabá-PA
Abstract
This work presents a mapping of tiles, bricks and structural production on
the Marabá city (PA), as the firing temperature, loss control, quality and production
flow. Raw materials were evaluated by tests to assess size distribution, density,
mean diameter of particles and specific surface area. The mapping demonstrated
predominant aspects of the 21 industries evaluated ceramics, where the majority had
no some steps or controls inherent in the production. The results show that the raw
materials have not significant differences when compared.
Key-words: Mapping, pottery, clay.
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