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Introdução à industria cerâmica.
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UFSC
Universidade Federal de Santa Catarina
Florianpolis, 3 de maio de 2012
Indstria Cermica
Introduo
Engenharia
Qumica
Indstria Cermica UFSC
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Indstria Cermica UFSC
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Indstria Cermica
Universidade Federal de Santa Catarina
Curso
Matria
Professora
Alunos
Engenharia Qumica
Introduo Engenharia Qumica
Dra Selene M. A. Guelli Ulson de
Souza
Lucas Joshua Pires
Lgia R. Truti Assumpo
Manuela Cristina de Oliveira
Maria Eduarda Krger
Indstria Cermica UFSC
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Sumrio
1. Histrico....................................................................................................5
2. Matrias-primas........................................................................................6
3. Produtos....................................................................................................9
4. Panorama................................................................................................10
4.1. Panorama mundial.......................................................................10
4.2. Panorama brasileiro.....................................................................11
4.3. Panorama de Santa Catarina.......................................................12
5. Principais processos de produo..........................................................14
6. Fluxograma.............................................................................................17
7. Principais equipamentos.........................................................................18
8. Referncias.............................................................................................19
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1. Histrico
A cermica surgiu na pr-histria quando o homem comeou a
endurecer o barro por meio do fogo, sendo considerada, por isso, a mais antiga
das indstrias. As primeiras cermicas tinham forma de vasos sem asas cor de
argila ou escurecidas por xido de ferro. Elas surgiram para substituir a
madeira e a pedra trabalhada.
Por ser a cermica, em grande parte dos casos, o nico elemento com o
qual podemos reconstruir os hbitos e a cultura dos povos j desaparecidos,
sua histria acaba se confundindo com a prpria histria da civilizao. Por
esse motivo, o seu estudo tido como primordial, pelos arquelogos e
historiadores, para o entendimento de muitos aspectos da vida das antigas
civilizaes. Os motivos artsticos das primeiras peas decoradas refletiam o
dia-a-dia da comunidade, englobando a caa, a luta, os animais, entre outros.
Com o passar dos anos, os povos evoluram e surgiram novas tcnicas
na fabricao da cermica, resultando no desenvolvimento de um estilo
caracterstico para cada civilizao. Uma prova disso, foi o desenvolvimento da
porcelana pelos chineses, pelo uso do caulim - um p branco muito fino.
No Brasil, a cermica no foi trazida pelos portugueses, ela tem sua
origem na Ilha de Maraj. Por ser bastante elaborada e apresentar uma grande
especializao artesanal, ela mostrava a avanada cultura indgena da regio,
que mesmo com instrumentos rudimentares, o ndio criou uma cermica de
valor cujos principais exemplares tinham continham imagens dos homens em
relevo.
Com a chegada dos colonizadores, o processo de fabricao da
cermica sofreu modificaes que resultaram na fabricao de peas com
maior simetria na forma e acabamento mais aprimorado num tempo de trabalho
menor.
A cermica hoje apresenta as mais variadas utilidades e em diversas
reas, alm de ser objeto de intensa pesquisa. No Japo ela colocada nos
trilhos dos trens bala, por ser resistente a altas temperaturas, na pecuria
australiana ela reveste os chips injetados nos animais possibilitando uma
contagem mais precisa, na medicina ela utilizada nas prteses de ossos e
dentrias, entre outras utilidades.
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2. Matrias-primas
Os plos produtores de cermica esto intimamente ligados ao local de
existncia dos produtores de matria- prima. No aspecto brasileiro, a argila
vermelha a principal matria-prima sendo Minas Gerais, So Paulo, Rio de
Janeiro, Rio Grande do Sul, Santa Catarina e Bahia, como se pode observar na
figura abaixo, os principais produtores dessa:
A argila pode classificada em diferentes tipos:
1. Argila natural: uma argila que foi extrada e limpa, e que pode
ser utilizada em seu estado natural, sem a necessidade de
adicionar outras substncias.
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2. Argila refratria: Argila que adquire este nome em funo de sua
qualidade de resistncia ao calor. So utilizadas nas massas
cermicas dando maior plasticidade e resistncia em altas
temperaturas, bastante utilizadas na produo de placas
refratrias que atuam como isolantes e revestimentos para fornos.
3. Caulim ou argila da china: Argila primria, utilizada na
fabricao de massas para porcelanas. de colorao branca e
funde a 1800C - pouco plstica, deve ser moldada em moldes ou
formas pois com a mo impossvel.
4. Argilas de bola (Ball-Clay): So argilas secundrias muito
plsticas, de cor azulada ou negra, apresenta alto grau de
contrao tanto na secagem quanto na queima. Sua grande
plasticidade impede que seja trabalhada sozinha, fica pegajosa
com a gua. adicionada em massas cermicas para
proporcionar maior plasticidade e tenacidade massa.
5. Argilas para grs: Argila de gro fino, plstica, sedimentria e
refratria - que suporta altas temperaturas. Nelas o feldspato
atua como material fundente. Aps a queima sua colorao
varivel, vai do vermelho escuro ao rosado e at mesmo
acinzentado do claro ao escuro.
6. Argilas vermelhas: So plsticas com alto teor de ferro resistem
a temperaturas de at 1100C, porm fundem em uma
temperatura maior e podem ser utilizadas com vidrados para grs.
Sua colorao avermelhada escuro quando mida chegando
quase ao marrom, quando biscoitada a colorao se intensifica
para o escuro de acordo com seu limite de temperatura de
queima
7. Bentonite: Argila que se origina das cinzas vulcnicas muito
plsticas, contm mais slica do que alumnio. Apresenta aspecto
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gorduroso, pode aumentar entre 10 e 15 vezes seu volume ao
entrar em contato com a gua. Adicionada argilas para
aumentar sua plasticidade. Funde por volta de 1200C.
8. Argilas expandida: A argila expandida produzida em grandes
fornos rotativos, utilizando argilas especiais que se expandem a
altas temperaturas (1100C), transformando-as em um produto
leve, de elevada resistncia mecnica, ao fogo e aos principais
ambientes cidos e alcalinos, como os outros materiais
cermicos. Suas principais caractersticas so: leveza,
resistncia, inrcia qumica, estabilidade dimensional,
incombustibilidade, alm de excelentes propriedades de
isolamento trmico e acstico.
Outras matrias-primas utilizadas nas indstrias de cermica so:
Naturais : Argilitos, Siltitos, Filitos, Agalmatolitos, Feldspatos, Quartzos,
Calcrios.
Beneficiadas: Filitos, Agalmatolitos, Feldspatos, Magnesitas, Alumina,
Chamotes.
Sintticas:Alumina, xidos, Esmaltes, Fritas
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3. Produtos
A indstria cermica responsvel pela fabricao de pisos, azulejos e
revestimento de larga aplicao na construo civil, bem como pela fabricao
de tijolos, lajes, telhas, entre outros. Ainda, o setor denominado cermica
tecnolgica, responsvel pela fabricao de componentes de alta resistncia
ao calor e de grande resistncia compresso.
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4. Panorama
4.1. Panorama mundial
Segundo a Associao Nacional dos Fabricantes de Cermica para
Revestimento ANFACER (2008), a China, Brasil, Espanha, Itlia e ndia so os
maiores produtores de cermica do mundo. Embora a China seja a maior
produtora mundial, a Itlia a lder mundial no setor de revestimentos
cermicos e detm as mais modernas tecnologias de produo. Abriga as
maiores e mais modernas indstrias de cermicas, alm dos principais centros
de pesquisa e desenvolvimento de produtos. Tambm na Itlia que ocorrem
os principais eventos do setor como a Feira Internacional de Bolonha (BNDES,
2000).
Na dimenso mundial, o setor de cermica estrutural destaque. Na
figura a seguir encontram-se as principais empresas atuantes nessa rea:
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4.2. Panorama brasileiro
A indstria cermica brasileira tem grande importncia para o pas, tendo
participao no PIB (Produto Interno Bruto) da ordem de 1,0%. Segundo a
Anfacer ( Associao Nacional dos Fabricantes de Cermica para
Revestimento), o Brasil, hoje, o segundo maior produtor de cermica do
mundo, bem como segundo maior mercado consumidor. As indstrias
brasileiras, porm, vm perdendo espao para a concorrncia chinesa.
Existem diversos tipos de cermica, dentre os quais se encontram os
seguintes, por ordem de produo:
Cermica estrutural (vermelha): o segmento da cermica mais
produzido no Brasil, tendo um valor anual de produo de cerca de 2,5 bilhes
de dlares. Produz tijolos furados, tijolos macios, lajes, telhas, entre outros, e
, por isso, muito importante na construo civil. Distribui-se por todo o pas,
em micro e pequenas empresas e emprega de 250 a 300 mil pessoas.
Movimenta em torno de 60 mil toneladas de matrias primas ao ano. Na
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produo desse tipo de cermica, destacam-se os estados de So Paulo, Rio
de Janeiro, Minas Gerais, Paran, Santa Catarina e Bahia.
Cermica de revestimento: Possui alto desempenho tecnolgico e, no
Brasil, representado por 121 unidades industriais, produzindo pisos, azulejos
e revestimentos de paredes externas. Possui um valor anual de produo de
1,7 bilhes de dlares e emprega 25 mil pessoas. So produzidos cerca de 4
bilhes de metros quadrados ao ano. Santa Catarina e So Paulo se destacam
na produo da cermica de revestimento.
Materiais refratrios: Composto por 40 empresas, produzido na
ordem de 420 mil toneladas ao ano, com um valor de 380 mil dlares. Emprega
4 mil pessoas.
Loua sanitria: Setor composto por 5 empresas com 12 fbricas,
localizadas em So Paulo, Rio grande do Sul, Minas Gerais, Pernambuco e
Esprito Santo. Possui uma produo anual de 13 milhes peas ao ano, em
um valor de produo de 200 milhes de dlares. Emprega 6 mil pessoas.
Loua de mesa: Existem aproximadamente 200 empresas nesse
segmento, as quais esto localizadas nas regies sul e sudeste do Brasil. As
principais empresas so: Oxford, Schmidt, Germer, Pozzani, Rener, Fiori e Vila
Rica. A produo brasileira de 65000 toneladas por ano, equivalendo a 140
milhes de dlares. Alm disso, so empregados, nesse setor, 30 mil pessoas.
Cermica eltrica: O segmento conta basicamente com cinco grandes
empresas. As fbricas esto localizadas em So Paulo, Paran e Cear,
empregando cerca de 1.500 pessoas. A produo anual de cerca de 24 mil
toneladas, correspondendo a 60 milhes de dlares.
4.3. Panorama de Santa Catarina
No sul do estado de Santa Catarina (abrangendo as cidades de
Imbituba, Tubaro, Cricima, Cocal do Sul, Iara e Urussanga), concentram-se
as principais fbricas de cermica de revestimento do Brasil. O estado lidera no
Pas a produo de louas e cristais.
As indstrias catarinenses de cermica so as seguintes:
Cermica de Revestimento: Angelgrs, Casagrande, Cecrisa,
Cermica Cejatel, Cermica Aurorora, Cermica Eliane, Ceusa,
Gabriella, Giseli, Inti, Itagres, Moliza, Mosarte, Pisoforte e Portobello
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Cermica de uso domstico e afins: Ceramarte e Oxford.
Cermica tcnica: Germer Isoladores de Porcelanas e IIE (Indstria de
Isolantes Eltricos).
Cermica Vermelha: Bellatelha, Cejatel, Cemapa, Cemisil, Cermica
Bosse, Cermica Felisbino, Cermica Gelato, Cermica Kretz, Cermica
Majope, Cermica Monteiro, Cermica Princesa, Cermica Silva,
Cermica Tupy, Cetebra (Cermica Telha Branca),ICETEC (Indstria e
comrcio Cermico de Telhas Coloniais), Telhas Bom Jesus, Telhas
Hobus, Telhas Rainha.
Isolantes Trmicos: Tecram Refratrios.
Materiais Refratrios: Cermica Ziegler, Ceramicolor, Inducel, Isocel,
Librelato Refratrios, Maref Refratrios, Reframa, Refratek.
Vidro: Cebrace, Cristais Vidro House, Cristal Blumenau.
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5. Principais processos de produo
A cadeia produtiva da cermica caracteriza-se por duas etapas bsicas:
Exportao e explotao da matria-prima
Transformao
As etapas de produo podem ser assim explicadas:
Preparao da matria-prima: caso a matria prima utilizada seja
natural, essa deve ser beneficiada, isto degradada ou moda e, por vezes,
purificada. Por outro lado, se for sinttica, no h necessidade de benefici-la,
visto que ela fornecida pronta para uso.
Massa: seguindo uma formulao de massa previamente estabelecida,
feita a dosagem dos materiais a serem utilizados.
Formao de peas: existem diversos processos utilizados para dar
forma s peas cermicas. Os mais utilizados so os seguintes:
1. Colagem ou fundio: Derrama-se a barbotina (argila misturada
com gua) em um molde de gesso, onde essa permanece at que
toda a gua seja absorvida pelo gesso. Enquanto isso, as
partculas slidas vo se acomodando na superfcie do molde,
formando a parede da pea.
2. Prensagem: Os tipos de prensa utilizados so diversificados,
podendo ser hidrulica, hidrulico-mecnica e de frico. Para a
maioria, a prensa utilizada a isosttica. Nela, a massa granulada
e praticamente sem umidade colocada em um balde de
borracha, que, logo depois, hermeticamente fechado e
introduzido em uma cmara a qual contm um fluido. Este
comprimido e, consequentemente, exerce presso no molde.
3. Extruso: A massa injetada a alta presso e temperatura numa
matriz de extruso (extrusor), tomando a forma de pea slida
semi acabada ou tambm a forma de vergalho, para ser fatiado
no comprimento desejado. Desse modo, obtem-se produtos como
tijolos vazados, tubos e outras peas de formato regular.
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Encontra-se, acima, a imagem de um extrusor.
Tratamento trmico: compreende etapas de secagem e queima:
1. Secagem: Aps a etapa de formao, as peas em geral continuam a
conter gua. Para elimin-la, usa-se, de forma lenta e gradual, usam-se
secadores com temperaturas variveis entre 50 e 150C
2. Queima: Nessa operao, os produtos adquirem suas propriedades
finais. As peas so introduzidas em fornos que atuam em temperaturas
entre 800 e 1700C. Durante esse tratamento ocorre uma srie de
transformaes em funo dos componentes da massa, tais como:
perda de massa, desenvolvimento de novas fases cristalinas, formao
de fase vtrea e a soldagem dos gros.
Acabamento: A maioria dos produtos cermicos retirada dos fornos,
inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos, no entanto, requerem
processamento adicional para atender a algumas caractersticas. Esses
processos compreendem: polimento, furao, corte, entre outros.
Esmaltao: Muitos produtos recebem uma camada de esmalte, que,
depois de queimado, confere um aspecto vtreo pea, alm de garantir maior
higiene. A formulao desse material depende das caractersticas da pea e da
temperatura da queima. Em corpos cermicos queimados a temperaturas
acima de 1200C, utiliza-se o esmalte cru. A temperaturas inferiores, d-se
preferncia ao esmalte de fritas
Alm disso, para conferir colorao aos esmaltes, corantes podem ser
utilizados.
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Decorao: Essa etapa feita em muitos materiais e de maneiras
variadas. Nestes casos so utilizadas tintas que adquirem suas caractersticas
finais aps a queima das peas.
Estocagem e expedio: Terminada a fase de fabricao, as peas so
inspecionadas para retirada daquelas com defeitos.
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6. Fluxograma
Processo de fabricao da cermica vermelha
Argila dura Argila mole
Britagem
Moagem
Alimentao Alimentao
Desintegrao
Mistura
Laminao
Extruso
Queima
Inspeo
Estocagem
Expedio
Prensagem
Corte
Secagem 1 2
1 - Telhas 2 Tijolos,
lajes,
tubos,
elementos
vazados,
alguns
tipos de
telhas.
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7. Principais equipamentos
Dosador alimentador: Descarregada a argila, ocorre a separao da
quantidade necessria produo, que em seguida levada para
desintegradores;
Desintegradores: Nessa fase a argila, ainda muito resistente, sofre a
pr-laminao, tornando-se mais homognea e facilitando o processo
nas demais mquinas;
Misturador: Em seguida, em um misturador, ocorre o umedecimento e a
homogeneizao da massa;
Laminador: O material triturado, amassado em formato de lminas e,
em seguida, levada maromba;
Maromba ou extrusora: Compactao da massa numa cmara de alta
presso, a vcuo, contra uma forma (molde), configurando no formato
do produto desejado;
Cortador: Atravs de cabos de ao, a pea cortada na dimenso
desejada;
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8. Referncias
http://www.netceramics.com/Informa%C3%A7%C3%B5esT%C3%A9cni
cas/ProcessodeFabrica%C3%A7%C3%A3o/tabid/394/language/pt-
BR/Default.aspx
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cer%C3%A2mica
http://www.cetesb.sp.gov.br/tecnologia/producao_limpa/documentos/cer
amica.pdf
http://www.ceramicaindustrial.org.br/pdf/v05n03/v5n3_5.pdf
http://www.bonfanti.com.br/ceramica/empresa.aspx12
http://www.netceramics.com/Informa%C3%A7%C3%B5esT%C3%A9cni
cas/ProcessodeFabrica%C3%A7%C3%A3o/Fluxogramas/Flux1Process
odeFabrica%C3%A7%C3%A3odeCer%C3%A2micaVemelha/tabid/396/l
anguage/pt-BR/Default.aspx
http://www.mundoceramico.com.br
http://www.provedor.nuca.ie.ufrj.br/eletrobras/artigos/castro24.htm
http://www.cinep.pb.gov.br/site/informe17.htm
http://designceramico.com.br/wp-content/uploads/2011/03/Ceramic-World-Review.jpg
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