Etapas do processo produtivo

A manufatura de produtos cerâmicos envolve, geralmente, os processos de extração e preparo de matérias-primas; conformação; secagem; queima e acabamento (Figura 9), apresentando alguma variação a depender do nível tecnológico ou da utilização de medidas mitigadoras de impactos ambientais.

Figura 9 – Fluxograma do processo produtivo da cerâmica

Fonte: FIEMG: FEAM (2013) e NUNES (2012).

Extração da argila Tratamento da Matéria-prima Extrusão Corte Secagem Queima Estocagem Distribuição

3.3.1 Extração da argila e tratamento da matéria-prima

A extração da argila é natural e ocorre por mineração a céu aberto, podendo ser executada manualmente com práticas mais rudimentares, mas usualmente através de retroescavadeiras, pás carregadeiras, trator de esteira com lâmina, entre outros.

Geralmente, a escavação se dá sob a forma de rampas (degraus), a depender da topografia do local, de forma a facilitar o escoamento das águas, melhorar a segurança do trabalho ao longo do processo de extração e diminuir processos erosivos. É comum que ocorra a retirada concomitante de areia, em função da retirada da parte superior do terreno, de argila, já que a areia possui alta demanda e valor para a construção civil (FIEMG; FEAM, 2013).

O tratamento envolve geralmente depuração e descanso, seguidos da divisão de partículas (redução granulométrica) e homogeneização, para o adequado preparo da massa.

Com os processos de depuração e descanso, objetiva-se a eliminação de impurezas que possam prejudicar o material, como grãos duros e nódulos de cal; a argila é geralmente armazenada em lotes e camadas e, muitas vezes, coberta por lonas, para acelerar o processo de decomposição da matéria orgânica e sais solúveis (FIEMG; FEAM, 2013; NUNES, 2012), podendo permanecer nesse estado por períodos que durem seis meses, até um ano, favorecendo, assim, o completo desenvolvimento de suas propriedades plásticas.

O transporte da argila trabalhada ao local de processamento pode ser efetuado de maneira mais precária, com utilização de carrinhos de mão ou similares, mas a depender também do padrão tecnológico, são utilizados “gruas, correias transportadoras, elevadores de cubeta, transportadores helicoidais, transportadores pneumáticos e esteiras” (OLIVEIRA; MAGANHA, 2006, p.30).

No processo de redução da granulometria, a trituração da matéria-prima deve produzir partículas de aproximadamente 2 mm, através de um processo de moagem. A preparação da massa cerâmica é fundamental para que se garanta a uniformidade do produto, melhor eficiência dos equipamentos, redução das perdas, economia no consumo de energia, ganhos de produtividade e eficiência do processo produtivo, de forma geral.

Ocorre a partir da mistura do material selecionado (argila), água e, em certos casos, outros resíduos, como caulim, feldspato, quartzo ou alumina (SOUZA, 2003), sendo fundamental perceber, como lembram Oliveira e Maganha (2006, p.31), que “a garantia da homogeneidade da massa depende do peso seco de cada matéria envolvida, sendo necessário, portanto o controle da umidade dos componentes”. Nessa etapa, a massa obtém a plasticidade

necessária para a moldagem. Estima-se que a faixa aceitável de água em relação ao peso úmido da pasta seja de 15 a 25% (SANTOS; SILVA, 1995).

3.3.2. Extrusão e corte

A massa preparada passa a ser compactada numa máquina extrusora (maromba), por meio de um pistão ou eixo helicoidal, através de bocal (ajustado para o formato desejado), que determina a formação da coluna extrusada a ser utilizada na formação das peças. A extrusora permite a eliminação do ar da massa e a moldagem com o mínimo de água.

Considera-se que essa etapa consuma em torno de 15% dos custos de fabricação (TAPIA et al., 2000), fazendo-se primordial para garantir a qualidade e diminuição de possíveis deformações no produto (bolhas, trincas etc), sendo, portanto, recomendado maior ajuste de equipamentos e melhor conhecimento técnico na utilização dos mesmos.

O corte da coluna extrusada é realizado através de cortadores manuais ou automáticos, com os produtos resultantes recolhidos também de maneira manual ou automática.

3.3.3 Secagem

Apesar da eliminação de água em etapas anteriores do processo, a presença de umidade residual no produto deve situar-se entre 0,8% e 1,5% (OLIVEIRA; MAGANHA, 2006), havendo, por conseguinte, a necessidade de uma etapa de secagem, que pode ser natural ou artificial.

Na secagem natural os produtos (tijolos, blocos, telhas) são empilhados, dispostos em blocos, ocupando geralmente grandes áreas protegidas do sol, como em galpões com ventilação controlada, o que se torna mais operacionalizável quando as condições climáticas são adequadas, garantindo menor custo e geração de calor. Em certas condições é considerado um gargalho para o fluxo produtivo, principalmente pelo elevado tempo de secagem, que exige acompanhamento sistemático das peças, as quais também podem ser afetadas pelas condições naturais e de manuseio.

A secagem artificial ocorre principalmente através de queimadores a gás, que eliminam o excesso de umidade das peças. Do tipo câmara ou túnel, onde as peças deslizam em vagonetas sobre trilhos (que podem ocupar diversos planos), são injetados ar ou gazes quentes, nas partes superior ou inferior do equipamento ou nas laterais, estando o ar quente em contracorrente com as peças. Em determinadas situações, como na secagem contínua, o

calor do processo de queima é aproveitado no processo de secagem. Na secagem artificial, apesar de haver ganho de tempo e produtividade, podem-se aumentar custos com a geração de calor, além de exigir equipamentos (termômetro e higrômetro) e conhecimento técnico adicionais (FIEMG; FEAM, 2013; TAPIA et al., 2000).

3.3.4 Queima

As características e propriedades finais do produto cerâmico só são definidas com o processo de queima (ou sinterização), que definirá, portanto, as transformações físico- químicas das peças como “perda de massa, desenvolvimento de novas fases cristalinas, formação de fase vítrea e a soldagem (sinterização) dos grãos” (FIEMG; FEAM, 2013, p.22). Envolve as etapas de esquente, queima, patamar de queima (tempo em que o produto permanece em temperatura máxima) e resfriamento.

Economia de energia, qualidade do produto, redução de perdas e impactos ambientais dependerão do tipo de forno utilizado (contínuos ou intermitentes), do combustível empregado (lenha, bagaço de cana, coco babaçu, óleo combustível) e da eficiente manutenção e operação dos mesmos.

Em relação ao tipo de forno, encontram-se disponíveis no mercado os do tipo intermitente ou contínuo.

Entre os fornos intermitentes, um dos mais comuns, devido ao baixo custo de investimento e facilidade de operação, é do tipo paulistinha, forno retangular, com queimadores laterais. Se não há uma constância na distribuição do calor, podem ser geradas distorções de cor e resistência das peças no próprio lote. A queima irregular, portanto, e a lentidão nas fases de aquecimento e desaquecimento são grandes desvantagens desse método (FIEMG; FEAM, 2013). O consumo médio de energia por milheiro varia de 1,5 a 2,0 m3_,

considerado alto e o percentual de perdas é elevado, 16 a 18% (TAPIA et. al., 2000).

O forno abóboda ou circular não possui queimadores laterais, mas o baixo custo e a facilidade de adaptação a qualquer combustível também contribuem para sua grande utilização. Porém, a alta velocidade de aquecimento e ausência de registros de temperatura podem aumentar perdas e prejudicar a uniformização das peças.

Os fornos contínuos melhoram a produtividade, reduzem o consumo de energia, garantem melhor uniformização de peças e contribuem para o ganho de qualidade dos produtos. Como o carregamento e descarregamento ocorrem de forma contínua, o processo se dá sem maiores interrupções, garantindo um fluxo compatível com escalas maiores de

produção. O mais comum entre os contínuos é o do tipo Hoffman, formado por câmaras interconectadas entre as quais se dá o aproveitamento de ar quente entre uma câmara e outra. O consumo médio de energia por milheiro varia de 0,5 e 0,9 m3 _{e os modelos com secador,}

podem reduzir as perdas para 8 ou 9%. (TAPIA et. al., 2000). Problemas no acompanhamento ou observação podem gerar uma queima não uniforme, com queima insuficiente na parte superior (abóboda) ou requeima na inferior (soleira). Ademais, problemas na oxigenação nas laterais das peças também causam manchas nas mesmas.

Montado com a circulação de vagonetas, os fornos túneis empilham peças sob uma base de cerâmica. O ar quente oriundo da fase de resfriamento pode ser reutilizado na combustão ou na secagem de peças (SILVA, 2009). Apesar de mais modernos, também demandam acompanhamento mais especializado, principalmente nas operações de aquecimento e resfriamento. Conforme Tapia et. al. (2000), ajuste do forno e a mão de obra especializada podem reduzir as perdas em apenas 1%.

3.3.5 Estocagem

A inspeção dos produtos para a retirada das peças com defeito é feita antes da estocagem dos mesmos. A depender do tipo de produto, pode ser requerido um processamento adicional ou acabamento.