ENSAIOS TECNOLÓGICOS EM CERÂMICA VERMELHA DO PÓLO OLEIRO DOS MUNICÍPIOS DE IRANDUBA E MANACAPURU, AM
N.S. Campelo1, O. Seye2, E.C.S. Santos2, A.M.C. Horbe1, Rocha, F.S.1, A.F. Aragão1, S.C. Pinheiro1, E.M. Cabral1
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Universidade Federal do Amazonas – Núcleo de Tecnologia de Materiais – NUTEMA - Av. Gen. Rodrigo Otávio Ramos, 3000 – Coroado – CEP 69.077-000 – Manaus, AM – ncampelo@ufam.edu.br
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Universidade Federal do Amazonas – Núcleo de Eficiência Energética - NEFEN
RESUMO
O pólo cerâmico dos municípios de Iranduba e Manacapuru, no estado do Amazonas, representa uma oferta de mais de 90 % da cerâmica vermelha consumida na cidade de Manaus. Análises de difratometria de raios X em amostras de argila do local, indicam a presença dos argilominerais caulinita e illita. A composição química é formada principalmente por sílica, alumina e hematita. Os limites de liquidez e de plasticidade variaram entre 90 e 98 %, e 35 e 44%, respectivamente, entre o nível do terreno e três metros de profundidade. Os teores das frações argila e silte situam-se em torno de 92 e 94 % da massa total da amostra. São apresentados os resultados de ensaios tecnológicos, realizados sobre amostras de tijolos de oito furos, coletados de oito cerâmicas do pólo oleiro, mostrando que a tensão de compressão média varia entre 0,31 e 2,80 MPa, com valores de pico de 4,54 MPa.
Palavras-chave: cerâmica vermelha, pólo cerâmico, material cerâmico, ensaio tecnológico.
INTRODUÇÃO
A cidade de Manaus representa cerca de 95 % do PIB do estado do Amazonas, fruto principalmente dos recursos oriundos de sua Zona Franca, ali instalada há 37 anos. Por conta da atração de centenas de indústrias, houve uma explosão demográfica sem precedentes da população local, saltando de cerca de
300 mil para 1,7 milhão de habitantes, atualmente, em pouco mais de 35 anos. Pelos incentivos fiscais, dezenas de cerâmicas instalaram-se em duas cidades vizinhas – Iranduba e Manacapuru – localizadas à margem direita do rio Negro.
As jazidas de exploração da argila in natura são áreas de várzea, alagadiças durante os meses de dezembro a julho, obrigando os oleiros a fazerem armazenamento de matéria-prima para que não haja a paralisação de suas atividades, durante esta época crítica. Dentre as cerca de 25 cerâmicas ora ativas, nos dois municípios, há cerca de 25 % de grande porte, 25 % de médio e 50 % de pequeno porte. Entre estas últimas, existe uma certa rotatividade de proprietários, quiçá decorrente da falta de recursos financeiros para manterem a competitividade peculiar do meio. Ressalte-se que mesmo naquelas olarias de grande porte, não existe qualquer controle laboratorial da matéria-prima ou do produto final, que é geralmente cerâmica vermelha do tipo tijolos maciços, furados, estruturais e telhas diversas. Praticamente toda a produção do pólo oleiro dos dois municípios é comercializada na cidade de Manaus. Não existe ainda, por parte dos sindicatos patronais da categoria e da construção civil, CREA, SENAI, etc., qualquer mobilização que se faça mister para a inclusão destas cerâmicas no Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade no Habitat – PBQP-H, do estado do Amazonas.
CONDIÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS DO LOCAL
As jazidas de matéria-prima são regiões de várzea, ou seja, durante seis a oito meses permanecem alagadas, inviabilizando a sua exploração. A Figura 1 apresenta o mapa de localização da região oleira, objeto deste trabalho (1). Na região de várzea dos dois municípios, foram abertos seis poços de exploração, para retirada de amostra deformada, metro a metro, visando a caracterização geotécnica e tecnológica da argila in natura. Os poços alcançaram de seis a onze metros de profundidade, e foram abertos por trado mecânico, sobre chassi de caminhão, com 0,80 m de diâmetro de broca. A profundidade alcançada ficou dependente da presença do nível d’água subterrâneo, concomitante ao material arenoso encontrado, que impossibilitou o avanço da perfuração até níveis mais profundos. A rodovia estadual Manuel Urbano (AM-070) liga os municípios de Iranduba, Manacapuru e Novo Ayrão à capital do estado. O município de Iranduba está
localizado à margem esquerda do rio Solimões, possui uma área de 2.354 km2 e sua sede dista cerca de 25 km, em linha reta, na direção NW-SE da cidade de Manaus.
0 1 ESCALA Lago do Miriti Lago do Limão Manaus Iranduba 0 km Manacapuru AM-070 AM -0 70 AM -4 52 1 2 3 4 Lago Paricatuba Cacau Pirêra Lago do Iranduba Ilha da Paciência
Colônia Boa Vista Lago do Bim Para ná d o A riaú Ponta do Ariaú Ilha do Campo Ig ar ap é A ca jitu ba Lago do Matias 60 00’31”0 03 02’ 01” 0 0 3 0 2 ’0 1 ” 0 60 40’59”0 60 00’31”0 0 3 18’2 8” 03 1 8 ’28 ’’ N Rio Negro Rio So limõe s Ponta do Ariaú O O 60 40’59”0
Figura 1 – Localização do pólo oleiro dos municípios de Iranduba e Manacapuru (1).
A sua ligação com a capital dá-se por meio fluvial, havendo a necessidade da travessia do rio Negro, por meio de balsas, a partir da localidade de Cacau Pirêra. O município de Manacapuru está situado à margem esquerda do rio Solimões, apresentando área de 7.062 km2, e dista de Manaus cerca de 79 km. De acordo com DNPM (2000), geologicamente, os municípios de Iranduba e Manacapuru situam-se em uma planície de dissecação, prevalecendo as rochas sedimentares da Formação Alter do Chão, cuja sedimentação deu-se em ambiente continental, fluvial e lacustrino, constituída por intercalações de arenitos, siltitos e conglomerados. Os arenitos são de granulometria fina a média, mal classificados e de cor avermelhada; os argilitos, maciços ou laminares, mal consolidados, apresentam clastos de areias distribuídas irregularmente; e os conglomerados são de seixos de quartzo e arenito silicificado. A unidade mais antiga dessa área são as rochas silicilásticas da Formação Alter do Chão, do Cretáceo Superior, sobre as quais desenvolvem-se toda a sedimentação fluvial quaternária, composta principalmente de argilas (2). Estes depósitos argilosos juntamente com o latossolo amarelo que recobrem a Formação Alter do Chão, são utilizados como matéria-prima na industria da cerâmica vermelha. A Formação Alter do Chão é composta principalmente por fáceis de composição quartzosa caulínica, por vezes silicificadas, intercaladas com fáceis mais argilosas. Apresenta em geral coloração esbranquiçada e rosada,
granulometria variando de fina a grossa, com estratificações plano-paralela e cruzada tubular, até de marcas onduladas no topo das camadas. Localmente, observa-se níveis de arenito fino argiloso, coloração avermelhada, aspecto mosqueado, rico em tubos verticais e horizontais de até 1,5 cm de diâmetro, preenchidos por areia fina, relacionados à bioturbações. Na parte superior de alguns perfis, apresenta crosta laterítica, recoberta por latossolo amarelo. Os sedimentos quaternários, em geral, apresentam composição de argila silto-arenosa e coloração cinza-esbranquicada, com tons avermelhados e amarelados, mostrando-se, por vezes, mais arenosos ou mais ricos em matéria orgânica. Até a profundidade de 4,5 m de profundidade, mostram aspectos mosqueados, devidos às concentrações ferruginosas sub-verticais e estrutura maciça. A estimativa da capacidade nominal instalada do parque oleiro de Iranduba é de seis e meio milhões de tijolos por mês, tipo oito furos (4). Contudo, estimativas mais recentes dão conta que a capacidade de produção estaria em torno de oito milhões de tijolos ao mês (5). Na região do município de Manacapuru, as olarias localizadas neste pólo concentram-se predominantemente na região do lago do Ubim, entre os quilômetros 38 e 45 da rodovia AM-070, cujas jazidas, semelhantemente ao que se verifica em Iranduba, também aqui situam-se muito próximas às instalações industriais, algumas até mesmo nas próprias dependências da olaria. A capacidade nominal instalada no município de Manacapuru é de dois milhões de tijolos de oito furos, ao mês, respondendo por cerca de 20 % do total do pólo oleiro dos dois municípios (4,5). Há de se ressaltar que a argila é extraída, normalmente, nos meses de agosto a dezembro, quando ocorre a vazante dos rios, obrigando, destarte, a se fazer estoque de grande quantidade de matéria-prima, com o escopo de se trabalhar o ano todo com a cerâmica vermelha. A exploração de jazidas está levando a impactos ambientais acentuados na região, pois os oleiros empregam apenas as argilas superficiais, do horizonte mosqueado, com profundidade de até três metros, em média, forçando cada vez mais o desmatamento de áreas, para novas aberturas de jazidas.
MATERIAIS E MÉTODOS
As amostras de argila in natura, coletadas nos seis poços de exploração, estão sendo ensaiadas nos laboratórios de Pavimentação, Materiais de Construção
e Geoquímica, da Universidade Federal do Amazonas. Neste trabalho são apresentadas apenas as análises efetuadas sobre amostras coletadas até três metros de profundidade, de um dos poços (número 5), aberto na localidade de Cacau Pirêra, distrito de Iranduba. É oportuno relatar o fato de que há, visualmente, uma grande homogeneidade de cor, plasticidade e granulometria dos depósitos da região de Iranduba, distribuídos lateralmente, ao longo dos vários horizontes, pois a área possui relevo bastante plano. Os ensaios realizados nas amostras foram os de análise granulométrica, limites de consistência, difratometria de raios X e absorção atômica – estes dois últimos apenas em amostras típicas dos horizontes estratigráficos. Os ensaios de queima serão abordados em futuros trabalhos. Coletaram-se também amostras de tijolo recém-moldado e queimado, de um mesmo lote, com o fito de se determinar o teor de umidade de moldagem e a variação volumétrica – por medições diretas – dos tijolos por um período de sete dias. Nas amostras de tijolos queimados, efetuaram-se os ensaios de resistência à compressão simples, de absorção d’água e de massa especifica aparente, além de se tomarem as medidas de comprimento, largura e espessura das mesmas. Relate-se também que as amostras foram coletadas de oito cerâmicas, nos dois municípios em estudo. De cada olaria, foram tomadas seis amostras de tijolos crus e seis de queimados (da mesma fornada), a fim de se ter médias características representativas dos produtos nas duas modalidades. As medições das dimensões dos tijolos crus foram feitas nas próprias olarias, diariamente, por um prazo máximo de até uma semana.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
A Figura 2 mostra os resultados de difratometria de raios X realizados sobre amostras típicas de argilas da região de Cacau Pirêra, no município de Iranduba, coletadas do poço número 5, à superfície (abaixo da camada vegetal) e na profundidade de três metros. Nota-se que o argilomineral predominante, em ambas as amostras, é a caulinita, não obstante o fato da ocorrência também de illita. Ademais, cumpre mencionar a ocorrência de esmectita em outras amostras, de outros poços. A Tabela 1 indica a composição química encontrada em amostras de argilas coletadas do município de Iranduba, notadamente da localidade de Cacau Pirêra, no poço número 5.
Superfície 0 200 400 600 800 1000 1200 1 1001 Theta-2Theta Int e ns ida d e I C 10 20 I C 5 25 I: Illita C: Caulinita 3 metros 0 500 1000 1500 2000 2500 20000 Theta-2Theta In te n s id a d e C 2 10 20 25 I I C I: Illita C: Caulinita
Figura 2 – Análise difratométrica realizada sobre amostras típicas de argilas da localidade de Cacau Pirêra, município de Iranduba.
Verifica-se uma relativa variação do teor de quartzo na composição das argilas, decorrente da maior ou menor presença da fração areia nestes materiais. A outra variação observada é no teor de alumina, pois este mineral condiciona-se a fatores de pH e Eh em horizontes mosqueados do solo, pela sua relativa mobilidade. Deve-se notar também a relativa perda ao fogo (PF), conseqüência da existência de matéria orgânica nas argilas. No furo 5, os limites de liquidez e de plasticidade variaram entre 90 e 98 %, e 35 e 44 %, respectivamente, para as profundidades imediatamente abaixo do nível original do terreno até os três metros inferiores. Para estas mesmas profundidades, a fração silte mais argila variou entre 92 e 94 %, e a fração areia entre 6 e 8 %. Empregando-se o sistema de classificação Unificada, as
amostras enquadram-se predominantemente como CH (argila inorgânica de alta plasticidade).
Tabela 1 – Composição química principal presente em amostras típicas de argilas da localidade de Cacau Pirêra, município de Iranduba.
Composto SiO3 Al2O3 Fe2O3 MgO+ CaO Na2O+ K2O C PF Interv. de Variação (%) 53,1 a 68,3 12,6 a 23,9 1,73 a 2,0 1,4 a 7,0 1,1 a 3,6 0,6 a 2,8 6,3 a 8,9
A Tabela 2 apresenta a variação de massa entre tijolos crus e queimados, em uma mesma fornada, medida em seis cerâmicas dos dois municípios em tela. Pode-se notar que a perda de água, entre o fim do processo de Pode-secagem natural – Pode-sem o auxílio de correntes de ar forçadas – e a queima do tijolo varia entre 7,4 e 38,3 %, com a predominância entre 23 e 26 %, ou seja, há uma perda superior a 1/3 da massa do tijolo, entre ambas as fases do processo produtivo, neste caso particular. Esses números corroboram alguns fatos já anteriormente relatados, no tocante à falta de um controle de teor de umidade de moldagem dos tijolos crus, fazendo com que haja grande dispersão nos resultados. Uma maior quantidade de água irá fatalmente diminuir a resistência à compressão do tijolo queimado, além de representar um aumento do consumo de lenha e energia elétrica, incrementando, assim, o desperdício de tempo e recursos financeiros nos processos de secagem e queima. Por isso, um controle tecnológico do teor de umidade é imprescindível, para se chegar a uma melhoria da qualidade do produto acabado. Ademais, para as três primeiras cerâmicas, verifica-se que a perda de água pelo processo de secagem natural representa cerca de 5,6 a 17,3 %, em relação à massa recém-moldada do tijolo. A Tabela 3 apresenta algumas medições realizadas da massa especifica aparente, em amostras recolhidas de sete distintas cerâmicas, nas condições de tijolo cru e queimado, esta última em relação às massas e volumes líquidos (descontando-se os furos) e totais. Pode-se observar que apenas a cerâmica Jr forneceu resultado discrepante, em relação às demais olarias, no tocante à baixa massa especifica, quando o tijolo é queimado. Nota-se também que os tijolos da cerâmica Jr apresentaram o menor valor de massa especifica aparente, ao mesmo
tempo em que a retração volumétrica média entre a secagem e a queima, dos seus tijolos, foi bem maior que as demais (30,6 %). Este fato pode ser explicado pela grande quantidade de água presente nos tijolos crus. Os valores da massa especifica encontrada, nas diferentes cerâmicas, para a condição de se considerar a massa e volume totais, estão, em alguns casos, bem abaixo de 1,1 g/cm3, que é um valor típico que se esperaria determinar neste tipo de cálculo (6). Talvez uma explicação plausível seja a quantidade de ar e água no interior dos poros dos tijolos, fruto da falta de controle de quantidade de água no processo de moldagem dos mesmos.
Tabela 2 – Variação de massas dos tijolos crus e queimados. Cerâmica Média das
massas dos tijolos crus após extrusão (g) Média das perdas de água após fim
da secagem natural (g) Média das massas dos tijolos queimados (g)
Média das perdas de água dos tijolos
queimados, em relação aos crus, após extrusão (%) Rio Negro 2508,4 141,1 2322,9 7,4 Nóvoa 2358,4 308,9 1752,2 25,7 Rio Solimões 3081,2 533,8 2354,7 23,6 Jr 3522,9 -- 2172,7 38,3 Ximenes 3115,3 -- 2399,2 23,0 Trimanche 2389,5 -- 2153,2 9,9
As retração volumétrica de tijolos crus e queimados, na fase de secagem natural, conduziram à variações entre 11,3 e 17,9 %, em seis cerâmicas analisadas. Além disto, foi verificado que as retrações volumétrica entre a secagem natural e a queima, concentraram-se no intervalo de 14,1 a 30,6 %.
A Tabela 4 apresenta os resultados de ensaios de absorção de água, realizados nos tijolos queimados. Em grande parte das cerâmicas, a absorção de água está no limite superior de tolerância estabelecida pelas Normas brasileiras. A Tabela 5 indica os resultados de ensaios de compressão simples efetuados sobre as amostras de oito cerâmicas estudadas. Percebe-se, pelo coeficiente de variação, a
elevada dispersão de resultados, decorrente da completa ausência de política de controle de qualidade do produto final, em todas as fases do processo de fabricação.
Tabela 3 – Valores de massa específica aparente de tijolos crus e queimados, de algumas cerâmicas.
Cerâmica Massa especifica aparente (g/cm3)
Tijolo cru Tijolo
queimado (a) Tijolo queimado (b) Rio Negro 1,85 1,76 0,75 Nóvoa 1,83 1,75 0,70 Rio Solimões 1,85 1,74 0,79 Jr 1,80 1,57 0,89 Ximenes 1,85 1,85 0,93 Manaus 1,80 1,87 0,65 Trimanche 1,79 1,75 0,96 Ramos 1,81 1,79 0,68
Nota: (a) Massa específica determinada em relação às massas e volumes líquidos do tijolo;
(b) Massa específica determinada em relação às massas e volumes totais do tijolo.
Tabela 4 – Absorção d’água dos tijolos queimados, em oito cerâmicas analisadas. Cerâmica Ramos R.
Negro
Trim. R. Solim.
Xim. Man. Jr Nóvoa
Abs. de água (%)
12,0 18,0 18,2 19,7 12,0 15,7 19,0 18,1
Paradoxalmente, a olaria mais rústica (cerâmica Jr), de pequeníssimo porte, com processo de fabricação mais simplista entre as demais, apresentou seus tijolos com maior resistência. Contudo, averiguou-se que as dimensões internas destes tijolos eram as mais espessas, entre todos os outros tijolos, das outras cerâmicas analisadas. Com esta maior rigidez nos encontros internos das paredes destes
tijolos, a capacidade de suporte fora acrescida sobremaneira. Decerto que este processo de fabricação leva a maior consumo de matéria-prima, maior tempo de secagem e consumo de energia para queima destes produtos. Ademais, o produto recém-extrudado foi o que apresentou maior massa úmida, entre as outras amostras.
Tabela 5 – Resistência à compressão simples de tijolos queimados, em oito cerâmicas analisadas. Cerâmica Tensão média (MPa) Desvio padrão (MPa) Coeficiente de variação (%) Tensão mínima (MPa) Tensão máxima (MPa) Ramos 1,70 0,51 30,3 0,92 2,26 Rio Negro 0,73 0,37 51,1 0,36 1,39 Rio Solimões 1,00 0,23 23,2 0,57 1,26 Jr 2,80 1,33 47,5 1,26 4,54 Trimanche 0,31 0,14 43,9 0,13 0,44 Manaus 0,70 0,14 19,4 0,51 0,89 Nóvoa 0,58 0,08 14,2 0,47 0,67 Ximenes 1,18 0,15 12,7 0,98 1,33 CONCLUSÕES
Análises laboratoriais de amostras in natura de argila do depósito quaternário dos municípios de Iranduba e Manacapuru são apresentadas.
Verificou-se que as argilas apresentam elevados valores de limites de liquidez (de 90 a 98 %) e plasticidade (de 35 a 44 %), classificando-se como pertencente ao grupo CH, do sistema de classificação Unificado. Os principais argilominerais presentes são a caulinita e a illita. Percebeu-se que os empresários do setor oleiro empregam apenas as argilas superficiais como matéria-prima, até uma profundidade média de três metros. Abaixo deste horizonte, ocorre uma pequena lente de material arenoso, com ou sem a presença de nível d’água subterrâneo. Como conseqüência, as áreas de mineração são rasas, fazendo com que haja um contínuo passivo ambiental decorrente do desmatamento de áreas virgens, para abertura de novas
jazidas. A exploração das jazias dá-se em áreas de várzea, que ficam inundadas por um período de seis a oito meses, ao ano, durante o período de cheia dos rios. Notou-se que as olarias - mesmo aquelas de grande porte – empregam ainda métodos empíricos de produção da cerâmica vermelha, sem controle algum sobre o teor de umidade, mistura de matérias-primas, processos de secagem e queima, além do controle laboratorial de seus produtos. Duas matérias-primas argilosas são utilizadas no processo produtivo, sendo misturadas “à olho nu”, numa proporção de cerca de metade do volume em argila vermelha, com alto teor de fração areia e silte, e a outra metade com a argila mosqueada, muito mais gorda. Ensaios tecnológicos foram realizados em amostras de tijolos crus e queimados, ressaltando ainda mais o parco controle produtivo, dada a elevada dispersão nos resultados de resistência à compressão simples, em uma mesma série de ensaios. Assim, a tensão média de compressão variou de 0,31 a 2,80 MPa, com valor de pico individual de 4,54 MPa, enquanto a absorção d’água média variou no intervalo de 12 a 20 %. Em adição, os valores de massa especifica aparente média do produto final está compreendida na faixa de 1,57 a 1,87 g/cm3 – quando se considera apenas as massas e volumes líquidos dos tijolos, descontando-se os furos dos mesmos -, ao passo que a grandeza deste parâmetro decai para 0,65 a 0,96 g/cm3, quando se leva em conta a massa e volume totais. A perda de massa média experimentada pelos tijolos, entre as fases de moldagem e queima varou no intervalo entre 7,4 e 38,3 %, este último valor representando mais de 1/3 da massa total bruta do elemento. A média das retrações volumétricas, obtida diretamente das amostras de tijolo, está inserida na faixa de 14,1 a 30,6 %.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Solimões, municípios de Iranduba e Manacapuru, Amazonas. Simpósio de
Geologia da Amazônia, 7, Belém, 4 a 9 de novembro de 2001.
(2) Dino, R., Silva, O.B. e Abrahão, D. Caracterização palinológica e estratigráfica de
estratos cretáceos da Formação Alter do Chão, Bacia do Amazonas. Boletim do
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quaternários das regiões de Manacupuru e Iranduba, sudoeste de Manaus – AM.
Trabalho final de graduação em Geologia. Departamento de Geociências, Universidade Federal do Amazonas, 2000.
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oleiro nos municípios de Iranduba e Manacapuru. Relatório Final, Departamento
Nacional de Produção Mineral, Manaus, AM, fevereiro de 2000.
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1979, Rio de Janeiro.
RED CERAMIC TECHNOLOGICAL LABORATORY TESTS OF THE CERAMIC POLE OF THE MUNICIPAL DISTRICTS OF IRANDUBA AND MANACAPURU,
STATE OF AMAZONAS
ABSTRACT
The ceramic pole of the municipal districts of Iranduba and Manacapuru, in the state of Amazonas, represents an offer of more than 90 % of the red ceramic consumed in the city of Manaus. Analyses of diffraction X-rays in samples of clay of the place, indicate the presence of the clay minerals kaolinite and illita. The chemical composition is formed mainly by quartz, alumina and mullite. Both the liquid and plasticity limits vary between 90 and 98 %, and 35 and 44%, respectively. The tenors of the both fractions clay and silt vary between 92 and 94 % of the whole weight of the sample. The results of technological rehearsals are presented, accomplished on samples of eight holes bricks, collected of the pole potter's eight ceramic, showing a great dispersion in the resistance values to the simple compression, varying between 0,31 and 2,80 MPa, with 4,54 MPa individual maximum value, and in the absorption of water, between 12 and 20%.
Key-words: red ceramic, ceramic pole, ceramic material, technological laboratory test.
