apostila - processo fabricação cerâmico - senai-sp mário amato

Processo de Fabricao

Introduo A cermica industrial apresenta-se num estgio tecnolgico avanado e dinmico. Evolui-se continuamente em termos de design de equipamento e de variedade de produtos. Entretanto, o carter tecnolgico da indstria no exclui a importncia da arte e da cincia no planejamento e na execuo de produtos cermicos. A capacidade crtico-criativa do ceramista condio para seu desempenho eficiente e eficaz para a adequao constante s inovaes tecnolgicas. Essa capacidade, por sua vez implica na aquisio de cultura geral e especfica, e, neste sentido, salienta-se a importncia de conhecer a histria e o desenvolvimento da cermica, o que constitui nosso objetivo principal. Desenvolvimento da cermica Cermica: palavra derivada do snscrito KERAMOS que significa queimar ou queimado. Em todas as culturas, o aparecimento da cermica tem registro no perodo Neoltico (Mais ou menos 20.000 a.C). No comeo da civilizao, a cermica estava presente e foi o primeiro material artificial criado pelo homem. Desta forma, a cermica acompanhou o homem desde os seus primeiros passos e constitui um fiel barmetro deevoluo da civilizao humana. Graas cermica, pode-se desenvolver outras artes como: a metalurgia, a siderurgia, a qumica etc. No possvel apontar particularmente uma raa ou um povo como o maior responsvel pelo desenvolvimento da cermica. Pases como o Brasil, Mxico, Peru, Egito, Babilnia, assria, Grcia, ndia, Japo, Espanha, Frana, Alemanha, Inglaterra, etc, muito contriburam para o desenvolvimento da indstria cermica antiga e atual. A descoberta do fogo, aliada curiosidade do homem, levou-o a perceber a mudana nas propriedades do solo queimado pelo fogo. idade da cermica anterior quela dos metais e cada autor destaca um perodo para o seu incio. 1. 2. 3. Perodo predinstico Egpcio, anterior ao Rei Menes, a cerca de 3400 a.C. Estudos de produtos encontrados na Inglaterra, Blgica, Alemanha, mostraram que Estudos arqueolgicos registraram a presena da cermica no perodo Neoltico.

a cermica j existia h 15.000 a.C.

A presena da cermica vermelha no mundo

01/86


Egito Nesse pas foram encontradas peas cermicas muito antigas: vasos de argila vermelha e louas Brancas, produzidas a partir de argilas arenosas. Grcia Prximo de Atenas, os gregos dispunham de argilas vermelhas e, por isso, todas as peas cermicas ali encontradas no perodo de 1500 a.C eram vermelhas com formas geomtricas bem definidas. Itlia Em 700 a.C., o povo que vivia na regio (povo Etrusco) desenvolveu peas com decorao em relevo. A cor das peas era escura (enegrecida com fumaa). As peas cermicas etruscas competiam com as cermicas gregas e foram conhecidas em todo o Mediterrneo. Amrica No perodo pr-colombiano j haviam vestgios de peas cermicas no Peru, Brasil etc. As peas dessa poca se destacavam pela originalidade dos motivos que as ornavam: pelas formas, preciso e acabamento. Na Amrica do norte, em 3000 a.C. foram encontrados artefatos cermicos na costa do Pacfico. A aparncia dessas peas era mais grosseira do que as encontradas na Amrica do Sul. China At 2000 a.C. a cermica chinesa se caracterizava como terracota. (Terra cozida) Em 220 a.C. j usavam argilas mais finas e queimadas em temperaturas maiselevadas. Desenvolvimento dos tipos de corpos cermicos Perodo Neoltico: Terracota Terracota derfinida como um corpo cermico poroso, opao e queimado de 900 a 1000C. O corpo cermico no vidrado. O termo deriva da Itlia e significa terra cozida. Em 1498, a Companhia das ndias, descobrindo o caminho para as ndias, comeou a importar porcelana chinesa. O s europeus tiveram contato com a porcelana chinesa atravs de Marco Polo, em 1300 d.C. durante 2 sculos, os europeus, na tentativa de reproduzir a porcelana chinesa, desenvolveram os seguintes tipos de corpos cermicos: Porcelana francesa : constituda de argilas calcreas brancas e uma frita (espcie de vidro). A presena da frita por um lado favorecia a vitrificao. Por outro, dificultava o processamento por

01/86


ser uma massa de pouca plasticidade. A temperatura de queima da porcelana variava de 1200 a 1250C. Porcelana inglesa (bone china): a massa cermica era composta, em parte de ossos calcinados (Ca3(PO4)2) Porcelana alem: os alemes iniciarama fabricao de produtos com massa gressificada. Aplicao dos produtos cermicos Cerca de 4000 a.C. as peas cermicas, na forma de vasos, potes, jarros, eram usadas para conservar alimentos, perfumes, leos. Tambm eram usadas para ornamentos, bijuterias, estatuetas, urnas funerrias e tijolos para construo civil. No incio da era Crist, em Roma, foram produzidas manlhas para transportes de gua. Desenvolvimento cronolgico dos equipamentos 7000 a.C 5000 a.C 3250 a.C 1500 d.C. 1780 d.C. 1809 d.c 1850 a 1862 1940 Moldagem mo Torneado em roda Fornos de olaria. Juntamente com a roda foi uma importante novao tecnolgica. Espalhou-se pela sia Egito, etc Prensagem em moldes de gesso Aparecem as extrusoras. (marombas) Prensagem a seco e por via pastosa (telhas) Aparecem os filtros prensas Surge a prensa isosttica com molde.

01/86


DESENVOLVIMENTO CRONOLGICO DOS FORNOS Pr-histria: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Endurecimento das peas por exposio ao sol. A temperatura de queima aumenta, segundo as caractersitcas do material. 1000 a.C Queima em fornos descobertos. 500 a.C Queima em fornos fechados 900 d.C Queima em fornos de cmara. 1752 Desenvolvimento do forno tnel na Frana 1769 Uso do forno redondo de chama aqscendente e de chama invertida 1845 Emprego do gs como material combustvel. 1920 Emprego do leo cr como combustvel. 1921 desenvolvimento do forno tnel muflado. A finalidade da mufla era proteger

(temperatura mais regular)

as peas contra as impurezas presentes no combustvel.

PRODUTOS CERMICOS Propriedades e vantagens As prpriedades dos produtos cermicos tradicionais so, em grande parte, decorrentes da plasticidade das argilas, que lhes conferem a aglomerao dos gros durante a conformao e secagem. Como resultado final, tem-se um produto resistente s solicitaes de uso. Essas propriedades tm a vantagem de proporcionair grande estabilidade nos produtos, o que constitui para estudos arqueolgicos. Definies Os materiais cermicos so no metlicos inorgnicos cuja estrutura, aps queima em altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada.(definio usada na Europa e que exclui o vidro) 1. 2. Cermica a arte de fazer e usar artigos slidos que tm, como componentes Cermica a arte e a cincia de produzir artigos por um processo cermico ou para

essenciais, materiais inorgnicos no metlicos. designar artigos produzidos.

01/86


3.

Segundo a ABC (Associao Brasileira de Cermica). Cermica ou material

cermico compreende todo o material de emprego em engenharia de construo ou produto qumico inorgnico (exceto os metais e suas ligas) e que utilizado geralmente aps tratamento em altas temperaturas. Industria cermica aquela que produz materiais slidos inorgnicos e no metlicos. Transformaes trmicas Durante a queima, o aumento da temperatura, causa reaes qumicas: 1. 2. 3. 4. Desidratao; Calcinao (destruio da estrutura cristalina e composio qumica) Oxidao (ligao de um elemento qmico com o oxignio da atmosfera do forno. Formao de silicatos.

Estas reaes qumicas promovem transformaes trmicas que geram slidos cristalinos e no cristalinos com textura adequada para desenvolver as propriedades desejadas. Este processo chamado de sinterizao. composio qumica da mistura. O corpo cermico obtidfo aps a queima da mistura. A colorao do corpo cermico depende do grau de impurezas presentes na composio qumica da (s) matrias-primas da mistura. Explorao das Jazidas Jazidas so depsitos geolgicos de formao mineral ou de minrio. contituda, geralmente, por rocha de onde so extrados os minerais ou metais, de valor, situada no interior de outras rochas estreis. Nas jazidas, o minrio pode ser extrado apenas por suas propriedades fsicas, como as argilas, que so aproveitadas por sua plasticidade, sua resistncia mecnica, para materiais de construo; ou pode ser para a recuperao de um elemento qumico presente. Entre vrias classificaes dadas s jazidas, podemos dizer que a relao existente entre as concentraes minerais e os grandes eventos geolgicos existentes na crosta terrestre, tais A temperatura de queima definida em funo da

01/86


como: alterao e eroso, sedimentao, deformao e metamorfismo que so influenciados por fenmenos como vulcanismo e a intruso de rochas gneas. A prospeco de uma jazda responsvel pelo planejamento dos trabalhos para a descoberta dos depsitos minerais e, tambm, pela programao e execuo dos servios de prospeco compreendem: 1. Na seleo de reas alvo para detalhamento; 2. Na eleborao, acompanhamento e execuo do plano de pesquisa, bem como a definio do pessoal e dos equipamentos necessrios pesquisa; 3. Detalhamento de cronograma fsico-financeiro do projeto; 4. Abertura de poos-teste e de trincheiras; 5. Clculos das resenvas dos valores mdios de cada depsito estudado; 6. Coleta de amostras representativas em todas as fases da prospeo; 7. Verificao da viabilidade de lavras do depsito encontrado, com base nas resenvas, propriedades qualitativas, quantitativas, tecnolgicas do minrio, determinaes de custos de explorao e dados de mercado; 8. Comparao dos resultados da pesquisa com os valores verificando na lavra dos setores em explorao; 9. a realizao dos servios geolgicos, geofsicos, geoqumicos exploratrios e de detalhamento. Encontrando-se uma jazida de argila, com ndice de plasticidade bom para fabricao de tijolos e telhas e/ou produtos de cermica vermelha, necessrio determinar, com boa margem de aproximao, a extenso e quantidade de matria-prima existente; permitindo assim determinar a viabilidade de explorao e/ou a instalao de uma indstria cermica nas proximidades. Normalmente, o metro cbico de argila produz 500 tijolos macios normais, ou 500 telhas (tipo francesa tamanho mdio) que d uma rea coberta de 18 peas por m. O rendimento de uma jazida pode ser avaliado, simplesmente atravs de uma sondagem. Para uma jazida, preferencialmente situada em vale, com rea de 200 metros de comprimento por 200 metros de largura, equevalente a uma superfcie de 40.000m procede-se a sondagem fazendo perfuraes em distncias de 25 a 50 metros de distncia entre cada perfurao, sendo que quanto menor a distncia entre as perfuraes, mais seguro ser o resultado obtido. Para esta extenso, efetuando-se 16 perfuraes, obtemos uma profundidade mdia: sendo que se deve medir a espessura da terra.

01/86


Exemplo Perfuraes P1 P2 P3 P4 1,20m 1,50m 1,80m 0,70m P5 P6 P7 P8 1,00m 2,30m 1,70m 0,80m P9 P10 P11 P12 1,20m 1,00m 1,90m 0,50m P13 P14 P15 P16 1,10m 1,90m 2,80m 2,00m

Pm = (P1 + P2 +P3 + P4 + P5 +... Pn) N Onde Pm = Profundidade mdia P = Perfurao N = Nmer4o total de perfuraes Portanto Pm = 23,4 = 1,46 16

Tendo-se uma rea de 40.000m e, multiplicando-se pela profundidade mdia (Pm 1,46), ter-se- portanto a capacidade de explorao dessa jazda (58.400m). Sendo que l m de argilas equivale a 500 peas, ento essa jazida dar um total de 29.200.000 peas. Construndo-se uma industria cermica nesse terreno e, projetando-a para uma produo mensal de 75.000 peas ou ainda 900.000 peas anuais, a explorao dessa jazida duraria aproximadamente 32 anos, tempo em que essas instalaes se pagariam muitas vezes. Obserao: Deve-se ter o cuidado de no inclur nos clculos, a espessura do hmus, terra e areia.

01/86


EXTRAO DE MATRIAS-PRIMAS Determinada a viabilidade de explorao da jazida, dar-se- incio aos servios de extrao da matria-prima, onde se deve observar os seguintes fatores: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Quantidade de solo arvel a ser retirado (decapeamento); Sistema de retirada desse solo arvel; Consistncia natural do solo arvel; Tonelagem diria de extrao (consumo dirio); Tratamento prvio do material extrado; Consistncia natural do material extrado; Disposio do material na jazda (qualidade, camadas, inclinao das mesmas, etc).

Definido estes fatores, parte-se para o mtodo de extrao que, se a cu aberto consiste na remoo de toda camada de solo arvel at atingir as camadas de argila. Devem ser elaborados bancos de extrao que assegurem a otimizao na extrao e economia no transporte, a evacuao de gua, a segurana no trabalho e o aproveitamento completo da jazida. A extrao subterrnea: obtida pela construo de tneis subterrneos que acompanham as camadas da matria-prima. A extrao a cu aberto aplicada para a maioria das matrias-primas cermicas como: tagu, argilas de vrzeas, etc. Dentre os mtodos, para ambos, deve-se prever o local de entrada e sada para os caminhes, escavadeiras se outros equiapamentos. A matria-prima removida dever ser depositada em local que no interfira na extrao, bem como no eleve o custo operacional. Convm depositar o material estril (solo arvel e outros que no interessam) em reas que no ocuam terrenos com valores agrcolas ou futuras possibilidaades de extrao de matrias-primas. Na extrao do tagu, geralmente so classificados e separados visualmente e, de acordo com o aspecto fsico, do tipo forte, mdio e fraco. O tagu forte apresenta-se mais plstico, com textura bem fina devido a maior pureza; o mdio se apresenta com um mcerto teor de areia (slica fina), modificando assim sua textura e diminundo a sua plasticidade, j o tagu fraco mais arenoso, menos plstico que o mdio e geralmente se localiza na parte de cima da crosta, prximo a camada do solo arvel.

01/86


Os equipamentos utilizados para a extrao so os rotineiros tais como: retroescavadeiras, ps carregadeiras, etc; em caso de materiais mais duros ou compactos, utiliza-se dinamite para fragmentao dos mesmos. Em jazidas de argilas de vrzeas, o processo de extrao torna-se mais difcil, necessrio o decapeamento, a drenagem de guas e sua remoo dificultando a extrao. Equipamentos utilizados na extrao Na extrao de matrias-primas so utilizados ps carregadeiras que transportam o material argiloso atravs de vagonetas, carrinhos ou caminhes, para outro local. Estoque e ensaio de argilas conveniente efetuar os controles sobre as argilas extradas e estocadas, tais como: 1. 2. 3. Identificao e data de extrao; Ensaios cermicos prelimiranes; Controle de umidade para posterior a preparao da mistura.

A prtica de estocagem de matria-prima a cu aberto, por certo perodo de tempo bom para o processamento (aconselha-se que esse estoque seja por um perodo de no mnimo 6 meses). Os processos de intempersmo (sol, chuva, vento, etc.), dentre outras caractersticas, melhora a plasticidade das argilas, lixvia os sais solveis e homoneneza a distribuio de gua nas argilas que so armazenadas, em depsitos, de acordo com as caractersticas de cada argila e sua utilizao. Os ensaios cermicos visam prever a utilizao da matria-prima na industria tendo em vista as suas caractersitca, tais como.

01/86


ENSAIOS CERMICOS Introduo O conhecimento das matrias primas, no tocante s suas caractersticas cermicas, de suma importncia para a obteno dos produtos cermicos, tendo em vista os padres de qualidade preestabelecidos pela empresa. O bom desempenho das etapas do processo cermico depende muito dos controles realizados nas matriasprimas. Estes controles se iniciam com o sistema de amostragem, que consiste nos procedimentos da obteno da amostra, compreendendo a secagem natural das argilas, a amostragem, o quarteamento etc. Obtida a amostra, esta deve ser condicionada em sacos plsticos e identificadas com etiquetas plastificadas, que devem ser colocadas dentro e fora do saco da amostra. O processo cermico ser bem sucedido, se for amparado com a garantia da qualidade das matrias-primas, resultando em produtos de tima qualidade, com custos de fabricao reduzidos. Devido s variaes que ocorrem nas matrias primas, procura-se corrigi-las nas suas propriedades, visando obteno de uma massa com caractersticas cermicas estveis. Quando se faz necessrio, corrigi-se a composio da massa, tendo em vista a substituio parcial ou total de determinada matria prima, ou mesmo as variaes que ocorrem na prpria jazida. Neste caso, no se devem alterar os mtodos de conformao, como exemplo a regulagem do secador e o forno e sim ajustar a massa aos processos.

AMOSTRAGEM E AMOSTRA01/86


Coleta de amostras que pode ser feita manual ou mecanicamente, para permitir retirada de fraes iguais dos materiais. Amostragem Preliminar feita quando se deseja obter uma informao prvia sobre a caracterstica da matria prima. Sem se importar com a extenso ou valor econmico da jazida. Amostragem Extensiva feita quando se deseja obter dados como extenso em rea e em profundidade da jazida. Amostra uma poro de material ou um grupo de unidades, retirada de uma grande massa ou conjunto. Utilizao da amostra Utilizada para, atravs dos ensaios cermicos, fornecer informaes sobre as caractersticas da grande massa ou conjunto. Processo de reduo da amostra A quantidade ideal da amostra, para ser usada nos ensaios, obtida atravs da reduo de amostras maiores. A reduo das amostras feita pelo processo de quarteamento. Objetivo do quarteamento Reduzir uma amostra pelo processo de quarteamento ter sempre uma amostra homognea e capaz de fornecer informaes da massa ou conjunto.

Mtodo de quarteamento

01/86


Homogeneizar a amostra com p, esptula; Amostrar a amostra formando um cone; Achatar o monte e dividir em quatro partes iguais; Separar duas partes opostas e juntar as outras duas; Repetir as operaes acima at obter a quantidade necessria para a utilizao;

IMPORTANTE: No pedido de ensaio, enviar os seguintes dados ao laboratrio: Nome do interessado, localidade onde se acha a jazida (municpio, cidade fazenda, bairro) e o nome dado a cada camada de argila. ENSAIOS CERMICOS PRELIMINARES Definio So ensaios cermicos simples que visam estudar as caractersticas fsicas e mecnicas do material, para definir sua aplicao industrial. Introduo

Os ensaios preliminares visam prever os usos individuais de matrias primas a partir dos ensaios cermicos simples. Os laboratrios que estudam matrias primas so freqentemente solicitados para estudar argilas desconhecidas, prevendo se podem ou no, ter uso industrial. Os ensaios preliminares so utilizados, tanto para matrias primas plsticas (argilas, caulins, etc.) como para composies cermicas (massas de revestimento, sanitrios, etc.). Atravs dos resultados dos ensaios podem-se classificar, por comparao, as matrias primas quanto sua aplicabilidade em cermica.

Os ensaios preliminares utilizam uma abordagem cermica comum e equipamentos no sofisticados. Os ensaios preliminares seguem trs etapas:

1.

Classificao de matrias primas pela cor apresentada.

01/86


2.

Classificao

de

matrias

primas

pelas

propriedades

fsico-mecnicas

ou

propriedades cermicas.3.

Classificao da matria prima em estudo.

OBJETIVO

Prever, adaptar ou sugerir novos usos para matrias primas que so usadas apenas para uma finalidade industrial. Comparar rapidamente matrias primas j utilizadas, com novas matria primas, visando substituio. Organizar estudos cientficos de matrias primas e composies. Caracterizar massas cermicas. Acompanhar o processo de fabricao (controles)

Caractersticas determinadas atravs dos ensaios preliminares

Resistncia mecnica dos materiais crus. Dificuldade durante o processo de conformao. Faixa de umidade ideal para trabalhabilidade do material Intervalo ideal ou temperatura de queima do material Do material queimado: cor, aspecto, resistncia mecnica flexo, porosidade, etc.

Propriedades fsicas determinadas

Cor ( verde aps secagem e aps queima) % de resduo % de umidade Mtodos de conformao (manual, prensagem, extruso e colagem) % de retrao de secagem % de retrao aps queima % de retrao total Tenso de ruptura flexo aps secagem e queima (Kgf/cm e N/mm) % de perda ao fogo % de AA (absoro de gua) % de Pa (porosidade aparente)

01/86


MEa (g/cm) Massa especfica aparente

UMIDADE (%) Introduo Terica: As matrias-primas, principalmente as plsticas, apresentam certas quantidades de gua que conseqncia do processo natural (chuvas) quando as mesmas esto sem seu local de origem (jazidas) ou em depsitos a cu aberto. Nessas condies as matrias-primas tornam-se excessivamente midas, sendo necessrio determinar o teor de umidade. UMIDADE RESDUAL: Trata-se da gua remanescente das argilas aps a secagem natural, devido s mesmas serem ligeiramente higroscpicas. O ensaio feito nas temperaturas de 110 C a 120 C durante aproximadamente duas horas. Este ensaio tem a finalidade de avaliar a constituio mineralgica das argilas, seus componentes durante os processos de conformao e de secagem. Sabe-se que a presena de montmorilonita na argila implica numa reteno maior de umidade e consequentemente sero maiores as dificuldades de secagem. Os Objetivos da determinao da % de U so: a) Determinar a % de umidade natural das argilas em seu local de origem (Umidade Residual); b) No recebimento da matria-prima, a fim de no pagar pelo excesso de gua. Em geral, compradores e fornecedores entram em entendimento prvio estabelecendo a % mxima de umidade aceitvel. c) Determinao da % de umidade (diariamente) das matrias-primas estocadas a cu aberto a fim de calcular:

A massa total de material mido que dever entrar nas composies cermicas. Este clculo baseado na massa do material seco em funo da formula percentual das matrias-primas;

O volume de gua introduzido pelas matrias-primas midas, a fim de se descontar do volume total de gua a ser introduzido na composio;

01/86


Todos os processos de conformao em cermica exigem percentuais de umidade em teores diferentes; As porcentagem de umidade podem variar de 6 a 40 % dependendo do processo de conformao; A determinao da % de umidade acompanha o processo de fabricao at a secagem dos produtos em fase de preparao.

d) Determinao da % de umidade de massa seca em atomizadores. Esta determinao feita aps a massa sair do atomizador e serve para o controle do prprio atomizador. Conforme o resultado obtido necessrio aumentar ou diminuir a temperatura do atomizador. e) Determinao da % de umidade dos produtos aps a conformao. f) Determinao da % de umidade aps a secagem dos produtos para controle da eficincia do secador. DETERMINAO DA UMIDADE So trs os mtodos de determinao da umidade: Estufa Infravermelho Speedy ou umidmetro OBS: Sempre guardar a amostra em recipiente hermeticamente fechado (saco plstico) para no perder umidade. Mtodo da estufa - Codificar uma cpsula de alumnio limpa e seca; - Pesar a mesma cpsula de alumnio e anotar a tara (T). - Pesar 200g de amostra mida com preciso de 0,01g e anotar a massa mida (Mu). - Colocar a cpsula na estufa at peso constante (eliminao completa da gua). Para saber se a gua foi eliminada, colocar uma placa de vidro sobre a cpsula e verificar se a mesma no apresenta embasamento. A presena de vapor dgua no vidro evidencia que a mesma no perdeu toda a umidade. - Retirar a cpsula, deixando resfriar no dessecador.

01/86


- Pesar a cpsula com material, anotar o peso total (material seco + tara). - Descontar, do peso total, a tara da cpsula, obtendo a massa seca (Ms). - Clculo da % da umidade:

%U = M u M s x100 MsTRATAMENTO DO MATERIAL PARA A FORMAO DA AMOSTRA PREPARAO DA AMOSTRA Aps quarteamento - Separar certa quantidade de amostra bruta necessria para a realizao do ensaio de umidade residual e ensaio de resduo; - Acomodar a amostra aps quarteamento num recipiente adequado; (Forma de alumnio); - Codificar o recipiente com nome do material, componentes do grupo, turma, etc: - Levar para estufa 70C x 24 horas. Aps secagem - Moer ou triturar a argila utilizando:

Britador de mandbulas; Moinho de martelo; Moinho de galga; Moinho de disco; Moinho de pratos vibratrios; Almofariz e pistilo de porcelana

Aps moagem01/86


- Peneirar a argila em peneira de malha:

# 65/70/80 para prensagem, extruso e ensaio de plasticidade; # 180 ou 200 para os processos de colagem, anlise qumica, ATD e ATG; OBS: ATD Anlise Trmica Diferencial ATG Anlise Trmica Gravimtrica

ENSAIO DE RESDUO Resduo (Mtodo via mida) Material que fica retido na peneira, devido sua dimenso ser maior que a abertura desejada. Objetivo do ensaio: Verificar as impurezas presentes no material e sua granulometria. Compostos pelas impurezas minerais presentes nas argilas, que so normalmente maiores que as partculas argilosas, portanto, so retidas nas peneiras. Atravs deste ensaio, pode-se avaliar qualitativamente as impurezas, estimar o grau de sinterizao aps a queima e o comportamento das argilas durante as fases de conformao e secagem das peas cermicas. Anlise qualitativa de impurezas: Trata-se da identificao visual e atravs de reagentes qumicos das impurezas minerais, tais como grnulos de calcrio, xido de ferro, slica livre (areia), sulfetos, sulfatos, hidrxidos, mica, matria orgnica, ferro magntico etc... Procedimento do ensaio: - Utilizar a amostra bruta, seca a 110C x 2 horas; - Pesar em um Becker de 1000ml, 100g da amostra (PI); - Adicionar 600ml de gua e algumas gotas de hidrxido de Amnia (1:1), com auxlio de pipeta; OBS.: Os reagentes atuam como defloculante da frao argilosa. - Agitar com basto de vidro e deixar em repouso por 24 horas; - Aps as 24 horas, agitar a mistura atravs de um agitador mecnico, para separar a frao argilosa por 10 minutos;

01/86


- Transferir a amostra quantitativamente para uma peneira de # 325 da ABNT; - Lavar em gua corrente at eliminar a frao argilosa (quando a gua sair limpa); - Passar suavemente o pincel de pelo ou os dedos sob o material; no forar a passagem dos gros pela peneira; - Quando a gua sair limpa da peneira, transferir o resduo cuidadosamente para uma cpsula de alumnio; - Esperar alguns minutos, para em seguida retirar o excesso de gua da cpsula de alumnio; - Acomodar a cpsula de alumnio em estufa e deixar secar p 2 horas a temperatura de 110 C; - Retirar da estufa, colocar em dessecador por 10 minutos; - Pesar a amostra seca (PS) e anotar, em seguida aplicar a formula: %R = PF X 100 PI Legenda: %R = percentual de resduo PI = peso inicial PF = peso final

- Analisar o resduo pesado; -Transferir parte do resduo para um vidro relgio e observar a presena de: Mica, Matria orgnica, Ferro magntico, Carbonatos, Ferro (xido e Hidrxidos) e Quartzo. OBS.: O resduo pode ser observado tambm atravs de um microscpio PREPARAO DE CORPOS DE PROVA So utilizados geralmente trs processos: Por Extruso Por Prensagem Colagem PREPARAO DE CORPOS DE PROVA POR EXTRUSO (prevendo sua utilizao em cermica vermelha na fabricao de blocos, telhas, etc.).

Preparao da Amostra: - Utilizar amostra previamente quarteada e seca; - Triturar atravs de moinhos de martelo, galga ou almofariz;01/86


- Peneirar 15 kg de material em # 48 (0,297mm de abertura); - Umedecer o material dando de 20 a 22% de umidade (dependendo da plasticidade); - Deixar descansar por 24 horas dentro de um recipiente forma de plstico ou alumnio (abafado com saco plstico); - Aps este perodo, passar pela extrusora. O vcuo dever estar em torno de 25 polegadas de mercrio (pol/mg) at obter a Plasticidade adequada; Observao: O estado plstico se caracteriza quando o material extrudado apresentar superfcie lisa, sem formao de dentes de drago nas arestas dos corpos de prova;

DETERMINAO DA RETRAO (CONTRAO) APS SECAGEM E QUEIMA Definio: Este ensaio regido pelo Mtodo Brasileiro MB-305 da ABNT. A retrao linear ou contrao avalia o encolhimento das massas argilosas quando perdem guas coloidal e residual durante o processo de secagem e queima. Pela contrao pode-se estimar a composio granulomtrica da argila, isto , maior contrao indica granulometria muito fina que, por sua vez, exige mais gua para o amassamento. Atravs da contrao pode-se avaliar algumas propriedades fsicas das argilas, como a plasticidade, a resistncia mecnica a cru e os comportamentos na secagem e na queima. O ensaio de contrao das massas nos permite dimensionar os elementos de formao das peas, como estampo, boquilhas etc e controlar as dimenses das peas queimadas. Retrao linear aps secagem A alterao das dimenses aps secagem conseqncia da eliminao da gua usada na conformao do produto, portanto, quanto maior a quantidade de gua, maior ser a retrao. Retrao linear aps queima a retrao provocada pela eliminao de:

gua de constituio Matria orgnica Do CO2 da decomposio dos carbonatos

01/86


OBS: A temperatura de queima implica na variao da retrao Retrao linear total Retrao linear total a soma da retrao de secagem com a retrao de queima. Objetivos:

Avaliar a plasticidade de matrias primas plsticas, aps eliminao da gua de amassamento. Estabelecer as dimenses iniciais dos produtos, tomando como base a retrao em condies de trabalho e conseqentemente estabelecer as dimenses dos moldes, boquilhas, etc.

Controlar os produtos durante o processo. No estudo de matrias-primas cermicas.

Base de Clculo para determinao da retrao linear porcentual: H muita confuso em torno da base de clculo da retrao linear porcentual. Ex.: Um corpo de prova de argila plstica, 100mm de comprimento inicial apresenta retrao de 10mm. Tomando como base seu comprimento inicial, a retrao porcentual ser:

%R =

( Ci Cf ) x100 = ( 100 90) x100 = 10,0%Ci 100

Tomando como base seu comprimento final, a retrao porcentual ser:

%R=

( Ci Cf ) x100 = ( 100 90) x100 = 1110% ,Ci 90

Tendo em vista esta diferena, a base de clculo deve ser explcita de forma clara em todos os casos. O mtodo brasileiro da ABNT adota como o comprimento inicial (Ci). Quanto retrao porcentual for calculada em base de comprimento final, tal fato deve ser anotado. Determinao da Retrao Linear aps secagem temperatura T. (110oC)

01/86


% R1 = S

( C i C f ) x100Ci

onde:

% R1S - porcentagem de retrao linear aps secagem temperatura T. Ci - comprimento inicial do corpo de prova, medido logo aps a conformao. Cf - comprimento final do corpo de prova, medido aps a secagem temperatura T que em geral 110oC. Determinao da Retrao Linear aps queima temperatura T. (950oC)

% R1 = C

( C i C f ) x100Ci

onde:

%R1C - a retrao linear porcentual aps queima temperatura T. Ci - comprimento do corpo de prova medido aps a secagem a 110oC. Cf - comprimento final do corpo de prova medido aps queima a temperatura T. (950oC) Determinao da Retrao Linear total: A retrao linear total a soma da retrao na secagem mais a retrao na cozedura:

% Rt =

( Ci Cf ) x100Ci

onde:

% Rt - Retrao linear total, ocorrida durante a secagem e queima do material. Ci - comprimento do corpo de prova medido logo aps a conformao. Cf - comprimento final do corpo de prova medido aps a queima a temperatura T. (950oC)

Determinao das dimenses iniciais dos produtos. Determinao das dimenses dos moldes, em funo da porcentagem de retrao linear total.

01/86


Para que um produto apresente as dimenses finais dentro de um certo limite de variaes necessrio que suas dimenses aps conformao sejam tais que as retraes provocadas pela cozedura no altere as dimenses finais desejadas. Desta forma, em funo da retrao total da composio cermica cria-se a necessidade de calcular um coeficiente de aumento que multiplicado pelas dimenses finais resulte nas dimenses iniciais.

Coeficient deaumento= e

100% ( 100% % Rt)

Dimenses dos moldes = Dimenses desejadas x coeficiente de aumento. DETERMINAO DE PERDA AO FOGO Definio a diminuio de massa da amostra seca, durante a queima, provocada pela eliminao de: - Matria orgnica presente. - guas provveis hidrxidos de alumnio e outros presentes na amostra. - CO2 da decomposio dos carbonatos. - gua de constituio das argilas durante a queima. A determinao da Perda ao Fogo (P.F) deve ser feita com amostras que apresentam peso constante aps secagem a 110oC. Os resultados so expressos em % de perda em relao massa da amostra seca a 110oC. Este ensaio aplicado para: - Matrias-primas plsticas em geral. - Matrias-primas no plsticas. - Composies cermicas.

% P. F .=

( Mi Mf ) x100Mi

DETERMINAO DA TENSO DE RUPTURA FLEXO01/86


Introduo: A resistncia mecnica uma das propriedades das argilas, que tem grande interesse para o ceramista, pois possibilita o processamento das peas cermicas, sem que se quebrem. Neste caso, trata-se de um dos ensaios mais rotineiros, que a resistncia mecnica a cru e aps a queima dos corpos de prova. comumente mais fcil medir a resistncia s rupturas dos materiais cermicos por meio do ensaio de flexo por serem materiais no dcteis e frgeis. Neste, se suspende ou se apia o material a ensaiar sobre dois apoios distantes que se submetem ao de uma carga progressiva aplicada no centro da amostra. Definio: Tenso de ruptura flexo definida como fora por unidade de rea necessria para romper um corpo, expressa em kgf/cm2 ou MPa (N/mm2 ). A tenso de ruptura flexo se d quando um corpo submetido a uma fora flexionadora originando compresso e trao Depende da: - Distribuio granulomtrica - Composio mineralgica - Plasticidade Aplicao do ensaio aplicado para todos os produtos e matrias-primas cermicas, com as seguintes finalidades: - Definir a aplicao de matrias primas para uso cermico. -Definir as temperaturas ideais de queima, atravs da tenso de ruptura a vrias temperaturas. - Controlar o produto aps secagem e queima.

01/86


RESULTADOS A tenso de ruptura flexo expressa em kgf/cm2, calculadas pelas frmulas citadas anteriormente. Os resultados em kgf/cm2, devem ser transformados em MPa, da seguinte maneira: MPa = Kgf/cm2 . 0,098 ESPECIFICAES: Piso Cermico Caractersticas Absoro de gua (%) Mxima 4,0 % 4,0 a 15 % 15 a 20 % TRF (MPa) 20 15

Baixa Absoro Mdia Absoro Alta Absoro Azulejo

TRF mnimo para mdia = 12 MPa TRF mnimo individual = 10 MPa Refratrios Moldveis: Refratrios Moldveis Baixa resistncia Mdia resistncia Alta resistncia TRF(MPa) 0,5 a 2 2 4

Matrias Primas: A 110C Matrias Primas Argila Vermelha Caulim TRF (MPa) 0,5 a 7 0,2 a 1

01/86


Argilas Refratrias Argilas Plsticas A 950C Matrias Primas Argila Vermelha Caulim Argilas Plsticas e Refratrias A 1250C Matrias Primas Argila Vermelha Caulim Argilas Plsticas e Refratrias A 1450C Matrias Primas Argila Vermelha Caulim Argilas Plsticas e Refratrias

1a6 1,2 a 4,9

TRF (MPa) 6 a 27 2a8 0,5 a 25

TRF (mPa) 6 a 42 7 a 35 0 a 47

TRF (mPa) 15 a 35 11 a 10,4 2 a 75

FRMULA: RESISTNCIA A FLEXO = N DE PESOS X LEITURA E2 X L ONDE: E = ESPESSURA EM (cm)01/86


L = LARGURA EM (cm) RF = RESISTNCIA A RUPTURA A FLEXO EM ( kgf / cm2 ) RF = RESISTNCIA A RUPTURA A FLEXO EM ( MPa )

DETERMINAO DA ABSORO DGUA (AA), POROSIDADE APARENTE (PA), MASSA ESPECFICA APARENTE (MEA) E MASSA ESPECFICA APARENTE DA PARTE SLIDA (MEAs) INTRODUO Um corpo qualquer que apresente poros abertos em sua estrutura, quando em contato com gua tende absorv-la. O volume de gua absorvido, desde que haja tempo suficiente, praticamente igual ao volume de poros abertos do corpo. Alguns produtos cermicos esto permanentemente em contato com gua (vaso sanitrio, manilhas, etc.) e desta forma devem apresentar a menor quantidade possvel de poros abertos. quantidade elevada desses poros acusa que o produto no sofreu a queima ideal, uma vez que quando bem sinterizado apresentam quantidade mnima de poros. Torna-se importante o controle dos produtos quanto a esse aspecto. Estes ensaios so realizados nos corpos de prova queimados. Estes ensaios servem para controlar a eficincia da queima pelo grau de sinterizao da massa, como tambm prestam informaes para o estabelecimento das curvas de queima. DEFINIES: Absoro de gua: o quociente da massa de gua absorvida pelo corpo de prova, saturado de gua, pela massa do corpo de prova seco. Volume aparente: o volume de material slido + o volume de poros abertos e fechados do respectivo corpo. Volume aparente da parte slida: o volume de material slido + o volume de poros fechados. Massa especfica aparente ou densidade aparente: o resultado da relao entre a massa do corpo de prova seco pelo seu volume aparente.

01/86


Massa especfica aparente da parte slida ou densidade aparente da parte slida: o resultado da relao entre a massa do corpo de prova seco pelo seu volume aparente da parte slida. Porosidade aparente: o quociente do volume de poros abertos do corpo de prova pelo volume aparente do mesmo. FINALIDADES: Esse ensaio aplicado para todos os produtos cermicos assim como para matrias primas plsticas com a finalidade de: - Controlar o processo de fabricao at o produto acabado. - Determinar as temperaturas ideais de queima de matrias primas e massas cermica Clculos: - Absoro dgua: calculada em porcentagem, pela frmula:

A ( %) =

( M u M s) 100Ms

- Volume aparente: calculado pela frmula:

Va = Mu Mi cm3Vs afrmula:

(

)

- Volume aparente da parte slida: calculado pela frmula:

=s M

i (c 3 ) M m

- Massa especfica aparente tambm designada de densidade aparente: calculada pela

M . E . A . = Ms = Ms ...( g / cm3) Va Mu Mi- Massa especfica aparente da parte slida tambm chamada de densidade aparente da parte slida: calculada pela frmula:

01/86


M . E . A.

M s = M s (g / cm3) partesolida ( M s M i) V as =

- Porosidade aparente: calculada em porcentagem pela frmula:

P ( %) =Resultados:

( Mu Mi)

( Mu Ms) 100 = ( Mu Ms) 100Va

A massa especfica aparente e a massa especfica aparente da parte slida, absoro de gua e a porosidade aparente resultam da mdia do ensaio de cinco corpos de prova, para cada temperatura, no mnimo. A massa especfica aparente e aparente da parte slida so expressas com duas casas decimais e a absoro dgua e a porosidade aparente com 1 casa decimal. Exerccios: 1) Calcular a M.E.A. da parte slida, absoro de gua e porosidade aparente, dados: Mu = 58,0g Soluo: Mi = 34,50g Ms = 44,0g

%A=

( 58,0 44,0) 100 = 3180 %; ,44,0

Va = 58,0 34,50 = 2350 , Vas = 44,0 34,50 = 9,50

% Pa =

( 58,0 44,0) 100 = 59,50 %;2350 ,

M.E.A. da parte slida = 44,0 / 9,50 = 4,63 g/cm3

Classificao Preliminar de argilas para uso Cermico com base nas cores apresentadas aps queima a 950 graus C: Cores dos corpos de prova 110 graus C 950 graus C

Grupo Cermico

01/86


Cermica vermelha

Vermelha, marrom, verde, creme, cinza, outras cores exceto branca, vermelha, alaranjada, marrom, preta

Vermelhas com diversas tonalidades: amarela; marrom clara. Branca, creme claro, rosa-clara, rosa-escura e amarelo-clara.

e cinza. Cermica de piso e Branca, creme claro, creme escura, revestimento rosa-clara, rosa-escura, amareloclara, cinza-clara, cinza-escura e Refratrios preta. Branca, creme-clara, cinza-clara, cinza-escura e preta.

Branca, rosa, creme clara, marrom-clara, branca cremosa, branco-rosada.

MASSA CERMICA Introduo: As massas cermicas utilizadas na manufatura de peas cermicas podem de uma maneira geral, dividir-se em dois grandes grupos. No primeiro grupo encontramos as massas obtidas com o uso de uma ou mais argilas, geralmente contendo teores de xidos de ferro (Fe2O3) acima de 3%. Essas massas so usadas na obteno de produtos chamados de cermica vermelha ou estrutural para uso na construo civil e artesanato. No segundo grupo encontramos as massas obtidas com o uso de uma ou mais argila com teores baixos de xido de ferro (Fe2O3) abaixo de 3%. Alm das argilas essas massas costumam ter outros minerais, tais como: quartzo, feldspato, calcrio, talco e outros. Outra forma de diviso pode ser de dois tipos:

01/86


- Cermica grossa, na qual se pode incluir tijolos, blocos, telhas, manilhas e outros produtos usados na construo civil; - Cermica fina, que pode ser dividida em quatro grupos conforme o processo de fabricao dos produtos ou matrias-primas usadas. Produtos de argila, faiana calcaria, grs e porcelana. Faiana calcria Formulao de massa mida utilizada na fabricao de peas de loua de mesa, sanitria, enfeites. So queimadas a uma temperatura em torno de 1100 C, no podendo ultrapassar essa temperatura, pois podem fundir. Faiana feldsptica Formulao de massa mida utilizada na fabricao de peas de loua de mesa, sanitria, enfeites. So queimadas a uma temperatura em torno de 1200 C e 1250 C. Grs Produtos utilizados para a fabricao de cermica de revestimento com qualidade superior aos pisos comuns. Porcelana Produtos cermicos obtidos com uma massa preparada a partir de uma formulao especfica, utilizando mais de uma matria prima e que so queimados a uma temperatura acima de 1250 c.

Moagem das metrias-primas O processo de reduo fsica de certos produtos, naturais ou elaborados, uma necessidade no campo da indstria cermica. Dentre os processos de reduo fsica das matrias-primas cermicas encontradas temos: 1. 2. 3. 4. Britador de mandbula; Moinho de galgas; Moinho de bolas; Laminadores.

O objetivo da moagem de reduzir o tamanho dos slidos, desenvolvendo assim maior superfcie de contato entre os gros, facilitando a reao qumica que se inicia pela superfie dos gros, facilidando a homogeneizao entre os slidos, bem como obteno de gros abaixo de um determinado dimetro, consequentemente um melhor qualidade. melhor empacotamento e um produto final de

01/86


A escolha de uma mquina desintegradora obtida atravs de resultados prticos e, em funo das propriedades fsicas do material a desagregar (moer). Dentre as caractersitcas para a escolha dos equipamentos de moarem est: 1. 2. 3. 4. Seu rendimento; Grau de reduo do material (finura do gro) Consumo de energia (HP); Desgaste das peas, e outras a considerar

BRITADOR DE MANDBULAS Principais caractersticas: Os britadores servem para reduzir as matrias-primas em pequenas partes, quando chegam das jazidas, que se encontram em tamanhos grandes. As matrias-primas plsticas devem estar com pouca umidade, pois, do contrrio, aderem s paredes internas do britador. No caso de materiais calcinados, estes devem ser molhados para se evitar a formao de p. A triturao tem lugar entre uma mandbula mvel e uma fixa. A primeira se move alternadamente, de maneira que a distncia da separao entre ambas, aumenta ou diminui ritmicamente. ao se abrir este espao intermedirio, o material cai pela parte de baixo. Os britadores podem ser peridicos ou contnuos. Nos peridicos, o elemento triturador plano e ranhurado, feito em ao-mangans e substituvel. A umidade de trabalho da matria-prima deve ser em torno de 5% para que no ocorra empacotamento, impedindo assim a queda do material e conseqentemente a reduo na produo da mquin MOINHO DE GALGAS constitudo por duas ms verticais, com formado cilndrico, em ao-mangans e granito. 1. A moagem feita por esmagamento e frico, utilizada quando se deseja uma

moagem a seco ou mistura de massa mida obtm-se assim um material mais uniforme, casos onde se requer um melhor acabamento do produto tais como: manilha, pisos, tijolos a vista ou aparentes, etc. 2. A moagem feita por esmagamento ou frico.

01/86


3. 4. 5. 6.

O material modo tem dimetro abaixo de 0,01 cm, com formas arredondadas, Potncia da Galga varia desde 2 at 25 HP. Peso das ms (par): De 100 a 3.400 kg. Dimetro das ms: De 60 a 180 cm.

basicamente.

Na moagem a seco, a umidade de trabalho deve ser de no mximo 5%, isto para que no ocorra o empacotamento da matria-prima s ms, dificultando assim a eficincia da moagem e o peneiramento das matrias-primas. As galgas caracterizam-se pelo tipo de pista (lisas ou perfuradas, giratrias ou fixas). Na galga de pista lisa, sua funo mais dirigida para a homogeneizao e umedecimento de matrias-primas. Na galga de pista perfurada, sua funo dirigida para a preparao de matria prima com melhor distribuio granulomtrica.

MOINHOS DE MARTELOS Caractersticas: Os martelos podem ser articulados ou fixos, com vrios formatos, sendo os elementos trituradores de ao-mangans e cromo. A triturao feita por golpes ou impactos. 1. O material triturar vai desde 7,6 a 15,2 co de dimetro, desde aqueles resistentes

at os friveis, desde os duros at os moles com umidade mdia de 6% aproximadamente (no caso dos materiais plsticos). A granulao, aps a desintegrao, varia desde 0,5cm a partculas menores que 0,01cm de dimetro, cujo formato pontiagudo. 2.3.

Produo horria varia de 0,3 a 30,0 t. Potncia necessria: De 2 a 40 HP Peso das mquinas entre 0,5 a 7,5 t Os martelos tm diversos formatos, dependendo do material a moer. Na parte de baixo do moinho existe uma grelha, cuja abertura varia de acordo com

4. 5. 6.

o grnulo. Estas grelhas so feitas de material bastante resistente (ao 1020 ou 1045).

01/86


PENEIRAMENTO O peneiramento consiste em separar os gros de uma matria-prima em duas ou mais fraes, cada uma tendo uma granulao mais uniforme que a inicial. A importncia do peneiramento est na obteno de uma melhor distribuio granulomtrica, facilitando a sinterizao durante a queima para se obter um produto mais denso, tendo em vista que o empacotamento mais completo devida essa distribuio de gros. A movimentao da peneira vibratria pode ser dada por um excntrico ou um vibrador eltrico; a freqncia de vibrao varia entre 1200 e 1600 ciclos por minuto, o conjunto pode ser suspenso por mola ou braos flexveis e, ser utilizado todos os tipos de telas. A escolha da malha fator importante e depende do tipo de material a peneirar, ou seja, das suas caractersticas fsicas, tais como, dureza, formato dos gros e outros. Preparao da Massa Os materiais cermicos geralmente so fabricados a partir da composio de duas ou mais matrias-primas, alm de aditivos e gua ou outro meio. Mesmo no caso da cermica vermelha, para a qual se utiliza apenas argila como matria-prima, dois ou mais tipos de argilas com caractersticas diferentes entram na sua composio. Raramente emprega-se apenas uma nica matria-prima. Dessa forma, uma das etapas fundamentais do processo de fabricao de produtos cermicos a dosagem das matrias-primas e dos aditivos, que devem seguir com rigor as formulaes de massa previamente estabelecidas. Os diferentes tipos de massa so preparados de acordo com a tcnica a ser empregada para dar forma s peas. Uma boa preparao de massa a chave para um bom produto final. De modo geral, as massas podem ser classificadas em: Suspenso: Tambm chamada de barbotina, para obteno de peas em moldes de gesso ou resinas porosas: Massas Secas ou Semi-secas: na forma granulada, para obteno de peas por prensagem: Massa Plstica: Para obteno de peas por extruso, seguida ou no de torneamento ou prensagem. LAMINADOR :

01/86


Equipamento destinado ao processo cermico, completa a homogenizao da argila. Fracionando os pedriscos, laminando-os e misturando-os a massa cermica e direcionando as partculas de argila o que evita as perdas na produo e proporciona produtos com melhor acabamento. A laminao total da argila obtida com velocidades diferentes nos cilindros laminadores. Mas ao mesmo tempo em que ocorre a laminao, h o atrito de deslizamento. A diferena de rotao dos cilindros conseguida atravs de polias interligadas por correias trapezoidais, sendo ambos movidas por apenas um motor. O material usado no cilindro ao forjado ou cromo MISTURADOR: Funo Homogeneizao e mistura da argila a ser processada na extrusora (maromba). Possui sistema de ps confeccionadas com ao mola, sua fixao atravs de parafusos e porcas no suporte do eixo. Todas as ps do misturador passam por um processo de endurecimento na sua extremidade (rea de corte) atravs de soldagem com eletrodo especial. Por trabalhar com eixos duplos e, sistema de rotao inversa, possibilita alm da homogeneizao da massa a quebra dos torres antes de serem processados no laminador. Esse equipamento, possui na sua estrutura um sistema de tubulao dgua, para umedecer a argila. CAIXO ALIMENTADOR Equipamento destinado alimentao constante e uniforme da argila no processo de fabricao. Sua estrutura de elevada resistncia permite a instalao de silos sobrepostos que ampliam a capacidade de armazenagem, evitando perdas de argila. FORMAO DAS PEAS Existem diversos processos para dar forma s peas cermicas, e a seleo de um deles depende fundamentalmente de fatores econmicos, da granulometria e das caractersticas do produto. Os mtodos mais utilizados compreendem: colagem, prensagem, extruso e torneamento Extruso A massa plstica colocada numa extrusora, tambm conhecida como maromba, onde compactada e forada por um determinado formato. pisto ou eixo helicoidal, atravs do bocal (boquilha) com

01/86


Como resultado obtm-se uma coluna extrudada, com seo transversal com o formato e dimenses desejadas: em seguida, essa coluna cortada, obtendo-se desse modo peas como tijolos vazados, blocos, tubos e outros produtos de formato regular. A extruso pode ser uma etapa intermediria do processo de formao, seguindo-se, aps corte da coluna extrudada, a prensagem como o caso para a maioria das telhas, ou o torneamento, como para os isoladores eltricos, xcaras e pratos, entre outros. Extruso o processo pelo qual se d forma a um produto atravs da passagem de massa plstica, ou semifirme, pela abertura, na seo transversal do objeto extrudador (maromba) . A extrusora (maromba) tem a funo de homogeneizar, desagregar e compactar as massas cermicas dando forma ao produto desejado; geralmente, constituda de carcaa metlica, cilndrica, percorrida inteiramente por um eixo giratrio, a movimentao fornecida atravs do acionamento de motor eltrico em conjunto com um sistema de engrenagens ou polias. As massas pastosas ou semifirmes so colocadas em bocal alimentador e imediatamente levadas atravs de dispositivos propulsores que, comprimem a massa boquilha que, de maneira orientada d formato a tijolos furados, lajes, telhas, lajotas, manilhas etc, em cermica vermelha, bem como tubos, refratrios isolantes, massas de secagem e produtos afins. Os dispositivos propulsores podero ser de pisto, de cilindro e propulsor de hlices. O propulsor de pisto geralmente utilizado para composies de massas firmes, como por exemplo, na formao de massas tcnicas. Um cilindro usado para pressionar a massa plstica atravs da boquilha, a fluncia da massa e o resultado da fora aplicada transversalmente direo de extruso, o centro move-se para frente mais que o exterior, onde esta diferena acentuar dependendo do molde (boquilha). O propulsor de cilindros freqentemente utilizado na conformao de massas semifirmes como, por exemplo: manilhas e tubos em geral. O propulsor de hlices normalmente utilizado para extruso de massas semifirmes e massas pastosas. constitudo por partes, em hlices, enfileiradas em um eixo, dando forma a rosca, que corta e conduz a massa em um bloco homogneo, onde a compactar, com presso suficiente para formao de produtos afins. Devido ao seu funcionamento simples, so as mais requisitadas para utilizao no mercado, tem como fatores de importncia facilidade de unio e sada da massa pelos bocais, de onde depende da % (porcentagem) de umidade e quantidade das argilas empregadas. Outro fator a cmara de vcuo que provoca a expulso do ar expondo a massa ao do vapor de gua.01/86


As massas tratadas a vcuo proporcionam melhora na trabalhabilidade devido ao fator fsico, bem como a reao fsico-qumico existente entre a gua e a superfcie do gro; outro fator a melhora obtida devido a elevao de tenso de vapor de gua que, por seu estado gasoso, penetra mais rpido e mais profundamente no interior dos gros da massa, proporcionando a trabalhabilidade da massa, e uma maior resistncia mecnica a cruz em torno de 65% , aps cozida, essa resistncia mecnica aumenta em no mnimo 12% e a porosidade em 40%. A umidade de trabalho nas massas pode variar de 16 a 30% conforme a extrusora e o tipo de argila utilizada. Na extruso de uma argila temos uma srie de variveis das quais estabelecem-se princpios e normas de extruso. Entre as variveis encontram-se: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. A qualidade da argila e sua granulometria; Tipo de preparao empregada; Porcentagem de gua de extruso; Temperatura da argila; Presso de extruso; Seo de sada do molde (facilidade de sada); Velocidade de extruso; Dimetro da hlice; Passo da hlice; Rotao da hlice (r.p.m.); estado de polimento da hlice; rendimento da hlice.

Baseando-se nessas variveis, pode-se estabelecer princpios e ou normas para extruso tais como: 1. 2. 3. Quanto mais fina for a argila (granulometria) mais gua necessita-se para a A presso de extruso e a potncia necessria aumentam quando diminui a A presso de extruso e a potncia necessria aumentam de acordo com o

extruso. porcentagem de gua da mistura. aumento da velocidade de extruso/produo.

01/86


4. 5. 6. 7. 8.9.

A presso de extruso e a potncia necessria aumentam ao diminuir a seo de Ao aumentar a presso de extruso, diminui o rendimento da hlice. A presso de extruso e a potncia necessria diminuem a temperatura da argila. A produo volumtrica aumenta de acordo com a seo de sada. O rendimento da hlice diminui ao aumentar a rotao da mesma. aumentando a rotao das hlices, aumenta tambm, sua produo at chegar

sada do molde (boquilha).

chamada velocidade crtica se ultrapassarmos essa velocidade a produo comea a diminuir; aproximadamente ao dobro da velocidade crtica, da hlice nula, ou seja, gira hlice e argila juntos, sem que haja produo. 10. A velocidade crtica varivel e depende da qualidade da argila, da presso mnima necessria para extrudar, do desenho da hlice, das camisas do corpo da hlice, etc... , mas aumenta com a porcentagem de gua da mistura. 11. Ao aumentar a rotao da hlice, aumenta a produo e necessrio aumentar a o rendimento da hlice diminui, e, portanto, diminui tambm o rendimento potncia 12.

energtico do conjunto. O rendimento da hlice aumenta quanto mais polida for sua superfcie e mais rugosa for a do corpo da hlice. De todos esses princpios, derivam-se um grande nmero de normas de extruso, as quais podem-se aplicar diariamente. Sabemos que ao trabalhar mais duro, com menos gua, produzimos menos; aumentamos a presso e consumimos mais energia. (princpio 2 e 3). Ao diminuir o nmero de sadas da boquilha, diminui a seo de sada e o resultado uma produo menor, junto com um possvel aumento de energia necessria (princpio 4). Ao extrudar quente (por aplicao de vapor) consumimos menos energia (princpio 6). Se no desejamos aproveitar essa diminuio de potncia, podemos extrudar com menos gua, baseando-nos no princpio 2. Nas mquinas que dispem de duas velocidades, empregamos a velocidade lenta para extrudar a maior presso peas de paredes finas. Dessa forma o menor rendimento da hlice, como consequncia de trabalhar com maior presso, compensado com o maior rendimento da hlice que obtemos, por trabalhar mais lento (princpios 5 e 8). Empregamos velocidade rpida, no momento que quisermos produzir uma tonelagem maior com um molde de seo maior e de maior facilidade de sada. Dessa forma compensaremos o menor

01/86


rendimento da hlice com o aumento da produo, propria do aumento de velocidade (princpios 8 e 9). No caso de trabalhar com maior seo de sada, o excesso de potncia necessria devido maior velocidade das hlices, seria compensado com a maior presso de extruso j que temos maior falicidade de sada (princpios 7, 22, 3 e 4). Desses princpios deduzimos que ao aumentar progressivamente a alimentao de uma extrusora, ou seja, produo, aumenta-se a presso de extruso e consumo de energia, at chegar a um limite se equilibra a mpresso com o menor rendimento da hlice devido precisamente, a este aumento de presso. A partir deste momento, se quisermos aumentar a produo, no se pode admitir mais argila, mesmo dispondo da resenva de potncia. A partir deste momento, se quisermos aumentar a produo ser necessrio aumentar a porcentagem de gua de mistura na argila. CUIDADOS COM A EXTRUSO A extruso deve comear com a maromba vazia, retirando-se toda argila existente na mesma, carregar apenas 5 minutos depois de ligada; retirar algumas amostras e secar rapidamente para ver como est saindo o material . Hlice da Cmara de Pr-Compresso Verificar sempre o desgaste; A EXTRUSORA REPRESENTA MAIS DE 15% DOS CUSTOS DE FABRICAO DE UMA CERMICA REQUISITOS NECESSRIOS AO EFICIENTE FUNCIONAMENTO DA EXTRUSORA: Emprego de motores de alta capacidade; Utilizao de componentes de alta resistncia abraso; Operador com conhecimento tcnico em regulagem; Bom funcionamento da Bomba de Vcuo.

OUTROS FATORES QUE INFLUENCIAM A EFICINCIA DO PROCESSO NA ETAPA DE EXTRUSO: Umidade e Plasticidade da Massa

01/86


Devem ser suficientes para permitir sua adequada passagem atravs do molde ou boquilha. Dos dois tipos de massa normalmente utilizadas no setor massa mida ou semi-mida (semi-seca) com a mida, que contem de 18 a 25% de umidade, possvel produzir quase todos os produtos manufaturados da indstria de cermica vermelha. Tipo de Boquilha Embora muitas empresas ainda utilizem boquilhas de ao na sada das extrusoras, as de cermica, trplice ou qudrupla, traz maior durabilidade para os componentes internos. Neste caso, a ocorrncia de um pequeno aumento no consumo de energia eltrica compensada pelo aumento da capacidade de produo. Com menor demanda de energia eltrica no motor, resultando em menores custos proporcionais; Com menor desgaste, permitindo que as paredes dos tijolos extrudados mantenham suas espessuras mais finas, o que economiza matria-prima e combustvel na etapa de queima Alm destes fatores, a menor demanda de ar comprimido, pela eliminao de vazamentos e correta regulagem e controle da presso, tambm reduz o consumo de energia. NA EXTRUSO QUE OCORRE UMA DAS PRINCIPAIS PARCELAS DE CONSUMO DE ENERGIA ELTRICA NOS PROCESSOS CERAMICOS, PARTICULARMENTE, NAQUELAS QUE UTILIZAM SECAGEM NATURAL. Uma maior eficincia na operao da extrusora traz para a empresa: Economia de energia eltrica; Melhor regulagem dos freios da boquilha; Reduo no desgaste interno dos componentes; Melhoria no processo de secagem. Misturador Dever se manter sempre com as Hlices aparentes, para poder misturar bem a matria-prima. Bomba de Vcuo - Tem a funo de dar maior compactao e maior resistncia ao produto Pente, grelha/estrela Tem a funo de cortar o material para ajudar a cmara de vcuo a retirar o ar. Verificar sempre se o pente e a estrela esto no lugar e se esto gastos. Camisa da Maromba Tem a funo de melhorar a toro da argila dentro da maromba, evitando o desgaste da carcaa; O que d a regularidade e a qualidade no produto cermico a ponta da hlice, ela deve est em linha reta uma com a outra, sem apresentar fresta; O marombista deve analisar e controlar a umidade da argila constantemente antes da entrada na maromba;01/86


PROBLEMAS NA EXTRUSO Trinca Frontal acontece por falta de vcuo e sada com maior velocidade no centro da maromba, desgaste, umidade alta e baixa; Trinca no Centro Acontece pela vibrao dos pirulitos devido a menor quantidade de argila nas paredes internas; falta de argila no centro da boquilha; CONSIDERAES PRTICAS SOBRE ALTITUDE E VCUO A moderna tcnica para a construo atual, exige materiais estruturais cada vez mais leves, resistentes, bem acabados e com dimenses definidas. Desde a construo da primeira extrusora at os dias atuais, preocupao constante dos fabricantes oferecer ao mercado, mquinas que aliem uma concepo mecnica simples e robusta, um baixo consumo de energia sem prejuzo da produo e preos compatveis com a conjuntura econmica. Muito progresso foi conseguido na busca desse intento. A necessidade de se conseguir um produto cermico leve, levou os fabricantes a projetar mquinas capazes de extrudar peas com paredes bastante delgadas, com baixssima porosidade e com resistncia mecnica elevada. Conjuntamente com outros fatores tais como qualidade da matria-prima, umidade de extruso baixa, presso de extruso alta, a dessaerao da massa aparece como detalhe fundamental, pois com a eliminao dos vazios, se consegue um produto compacto com massa especfica real elevada As modernas bombas de vcuo de anel lquido, utilizadas nessa operao alcanam uma eficincia quase perfeita na eliminao contnua do ar que arrastado pela argila para o interior da cmara de vcuo de uma maromba. Atravs de um instrumento muito simples, o vacumetro, pode-se acompanhar durante todo o tempo em que a mquina est em operao, as condies de retirada do ar.

01/86


Este instrumento mede a depresso existente na cmara de vcuo e os modelos comerciais mais comuns registram esses valores em polegadas de mercrio (in Hg) numa escala que vai de 0 a 30 ou milmetros de mercrio (mm Hg) numa escala que vai de 0 a 760 . Devemos salientar que em localidades onde a presso baromtrica seja por exemplo 710 mm Hg ou 27,9 in Hg o mximo valor que o manmetro marcaria, seriam valores ligeiramente inferiores a esses pois impossvel conseguir o vcuo total. Esse fato significa dizer que nunca se conseguir valores de vcuo iguais ou maiores que a presso baromtrica no mesmo local. Essa observao particularmente importante, pois freqentemente os ceramistas reclamam que o vcuo da mquina est baixo, pois esperam sempre que o manmetro marque 27,28 ou 29 in Hg, s vezes em altitudes de 800metros ou mais. Considerando que no haja deficincia no sistema de vedao, a 800 metros o valor mximo que se conseguiria no instrumento, seria de 694 mm Hg. Para facilitar essa constatao, damos a seguir, um quadro de valores que relaciona o vcuo mximo que se pode conseguir em funo da altitude: 1 ALTITUDE(m) 0 200 500 800 1000 1200 1500 1800 2000 2200 2500 2800 3000 2 Mm 760, 742,9 718,0 693,7 677,3 660,9 636,3 611,7 595,3 578,9 554,3 529,7 513,3 3 In Hg 29,9 29,2 28,2 27,3 26,6 26,0 25,0 24,1 23,4 22,8 21,8 20,8 20,2

01/86


Observaes: COLUNA 1 Altitude em metros COLUNA 2 Vcuo Mximo em mm Hg COLUNA 3 Vcuo Mximo em in Hg (polegada de mercrio) BOQUILHA PARA EXTRUSO Dentre os problemas surgidos durante o processo de extruso, a maioria dos casos devido a fabricao imperfeita das boquilhas, outro fator a variao de velocidade da massa que est dentro da extrusora. O ideal seria a sada da massa com velocidade igual em todas as cavidades do local; o roar produzido pelas paredes laterais sempre maior daquele produzido no centro, portanto, a massa sai mais rpido no centro do que pelas laterais. Aps cortadas as peas, apresentam-se perfeitas aparentemente, submetidas secagem, apresentam-se com fendas e empenamento. Estes defeitos tambm so produzidos pelo mau equilbrio da boquilha. Para o equilbrio, comumente so colocados freios metlicos no incio do molde (boquilha). Portanto, conveniente observar a concavidade onde, quando com cortes convexos indicam uma sada mais intensa de material pelo centro, sendo este o mtodo mais comum. As boquilhas devem ser de fcil desmontagem, facilitando assim o desentupimento de impurezas de massa, tais como razes que se fixam comumente entre os orifcios, abrindo a massa extrudada. A boquilha o elemento essencial para a formao de peas extrudadas, em princpio, consiste em uma placa perfurada, com pequenas conicidades para a sada de massa; atravs da deformao plstica facilita sua passagem atravs da abertura dando formato ao produto. Para evitar defeitos de conformao de peas, na sada da boqulha, tais como a formao de dentes, procura-se facilitar a passagem da massa utilizando-se como lubrificante a gua, se necessrio, frear com chapas a sada da massa nos locais onde sai rapidamente, melhorar a trabalhabilidade e sua resistncia trao. Quanto mais se puder facilitar a sada do material, eliminando a Zona de Turnbulncia, melhor ser a regulagem dos freios da boquilha, consequentemente melhoria dos produtos. Boquilha de regulagem externa tem uma boa eficincia e mais fcil de regular.01/86


Quando a boquilha no d mais regulagem, ou ela no serve mais ou a ponta da hlice est com problema.

PRENSAGEM Nesta operao utiliza-se sempre que possvel, massas granuladas e com baixo teor de umidade. Diversos so os tipos de prensas utilizadas, como frico, hidrulica e hidrulico-mecnica, podendo ser de mono ou dupla ao e ainda ter dispositivos de vibrao, vcuo e aquecimento. Para muitas aplicaes so empregadas prensas isostticas, cujo sistema difere dos outros. A massa granulada com praticamente 0% de umidade colocada num molde de borracha ou outro material polimrico, que em seguida fechado hermeticamente e introduzido numa cmara contendo um fluido, que comprimido e em conseqncia exercendo uma forte presso, por igual, no molde. No caso de grandes produes de peas que apresentam sees pequenas em relao ao comprimento, a presso exercida somente sobre a face maior para facilitara extrao da pea, como o caso da parte cermica da vela do automvel, isoladores eltricos e outros. O princpio da prensagem isosttica tambm est sendo aplicado para obteno de materiais de revestimento (placas cermicas), onde o puno superior da prensa revestido por uma membrana polimrica , com uma camada interposta de leo, que distribui a presso de modo uniforme sobre toda a superfcie ou pea a ser prensada. Outra aplicao da prensagem isosttica que vem crescendo, a fabricao de determinadas peas do segmento de loua de mesa. EQUIPAMENTOS AUXILIARES DO PROCESSO PRODUTIVO Carro de Transferncia Destinado a transferir vagonetas de um trilho para outro. Mesa Giratria Utilizada como plataforma de giro para mudar a direo das vagonetas. Transferncia Giratria Utilizada para transferir e mudar a direo das vagonetas. Termmetro Utilizado para um melhor acompanhamento na graduao da temperatura utilizada no secador. Registro para Forno Utilizado para controlar o ar quente que abastece o secador.

01/86


Porta de Chapa Destinada a sada de ar quente do interior do secador Mdulo de trilho/transferncia Utilizado como linha de movimentao de vagonetas ou de carro de transferncia. Tirador de Umidade Aplicado para retirar a umidade do interior do secador. Cortina de ar Motriz/movida destinada a movimentao o ar quente existente no interior do secador. Vagoneta Utilizada no transporte de elementos cermicos CORTADORES Os cortadores so utilizados para dar a dimenso denominados cortadores manuais e automticos. O cortador tem que ficar no mnimo a 1 metro de distncia da boquilha, para que o produto estrudado possa antes ser aliviado das tenses com que sai da boquilha e nivelado com a sada da boquilha para evitar distoro no material Cortador Manual Ao asr da boquilha, a massa se movimenta sobre o transportador de rolo, que geralmente de material plstico duro. Os fios cortadores so esticados em quadro mvel, espaados, de acordo com a medida requerida. Efetua o corte transversalmente ao bloco de massa passando entre os roletes. Cortadores Automticos Os cortadores automticos so utilizados de trs maneiras. O corte vertical rpido, onde o fio cortante ascendente e regressa a sua posio primitiva pelo mesmo corte efetuado. O corte horizontal rpido, o fio cortante pode regressar a sua posio primitiva pelo mesmo corte, ou voltar repetindo a operao inversa. As peas cortadas podem ser retiradas manualmente ou automaticamente em prateleiras, para os secadores. SECAGEM DOS PRODUTOS01/86

desejada as massas extrudadas, so


O pocesso de secagem mais conveniente para a indstria cermica a evaporao, onde o corpo cermico a secar possui umidades distribudas mais ou menos uniforme em toda sua massa. Na secagem natural, o produto cermico colocado em galpes, ao ar lire, prximo aos fornos para aproveitamento do calor circulante. Os produtos cermicos so normalmente secos num perodo que pode variar de 6 a 12 dias, isto dependendo da umidade relativa do ar do ambiente dos galpes. Evita-se uma secagem muito rpida, ou seja, uma renovao de ar circundante muito seco, no gaalpo, devido a diferena de velocidade de secagem da superfcie e o interior da pea, que provoca uma ruptura das peas, bem como a perda das peas verificados aps a queima. No caso de secadores estticos, contnuos ou semi-contnuos , deve-se tomar o cuidado com o volume de ar quente introduzido, visto que este volume aproveitado de fornalhas ou fornos. Quando se utilizar ventiladores fixos ou de recirculao, deve-se estar atento a pequena profundidade na direo do fluxo de ar, para poder conter o retardamento na secagem, na extremidade externa e entre as vrias passagens internas das peas, considerando o sistema de intermitncia da ventilao. A secagem significa a transferncia de um lquido, de um slido mido, para uma fase gasosa insaturada. Conforme a curva de secagem de Sherwood, a evaporao de gua se d em trs fases. Na primeira fase, a velocidade de secagem constante onde toda a pea recoberta por uma pelcula de gua que aflora sucessivamente superfcie da pea, proporcionando uam aproximao das partculas, que contrai a massa, diminuindo assim o volume, a medida que a gua vai sendo eliminada. Nesta fase evapora essencialmente a gua em excesso em relao gua coloidal. Na segunda fase, a velocidade de secagem decrescente. A aproximao das partculas reduz a dimenso dos canais e, portanto a velocidade de migrao da gua. A superfcie da pea no mais recoberta pela pelcula de gua, dessa forma a velocidade de evaporao decresce. As partculas se tocam, terminando assim o primeiro perodo de secagem. A pea experimenta uma grande retrao e que pode apresentar deformaes.

01/86


Na terceira fase, a velocidade de secagem decrescente e muito lentamente. A gua evapora do interior da pea, deixando os poros em forma de vapor. No segundo perodo ou terceira fase, no h variao no volume da pea. As curvas de secagem tpicas esto relacionadas com o mecanismo do processo de secagem. O perodo de secagem inicila, durante o qual a temperatura do slido varia at atingir valor constante. Durante o perodo de secagem, chamado rimeiro perodo de queda de velocidade a

superfcie se torna cada vez mais pobre em lquidos, porque o movimento de lquidos para a superfcie cada vez mais lento que a transferncia de massa da superfcie, at atingir o ponto onde no h nenhuma rea, por menor que seja, de superfcie saturada de lquidos. A parte da superfcie que est saturada por meio da conveco de calor e da corrente de gs. O material cermico no pode ser aquecido bruscamente at atingir a temperatura de secagem e ser resfriado rapidamente sem correr o risco de se partir (rachaduras), devido rpida evaporao da gua higroscpica e das formas lamelares (interfoliar). O aquecimento deve ser suficiente mente lento para permitir a homogeneizao da temperatura em todo o peso da carga. O perigo de um corpo cermico na secagem se manifesta quando as diversas partes do mesmo esto com temperaturas variadas. Devido a essas variaes, a simples dilatao trmica produz tenses geradas pelas transformaes fsicas dos materiais no processamento da secagem. No corpo cermico de grande dimenso, torna-se mais difcil penetrao do calor em toda a regio do corpo (particularmente no centro). Sendo muito lenta a penetrao, o aquecimento no deve ser forado a fim de preservar a integridade fsica do material. A secagem de um corpo cermico deve ser lenta devido forma lamelar das argilas. Se a secagem inicial for rpida, o corpo seca mais depressa na sua parte externa e as particulas lamelares da ergila, secando, juntam-se vedando os orifcios. Assim a gua no encontrando sada, produz rachaduras devido presso. No processo de secagem h vaporizao de gua que inicia no secador, a primeira a vaporizar a gua higroscpica, comeando do secador e indo at 120C , a segunda entre 150 e 350 C (gua interfoliar lamelar) que ocorre no pr-aquecimento do forno e a terceira gua, que a da constituio das matrias, vaporiza na zona de oxidao do forno, entre 475 e 650C.01/86


Observao: A secagem nos dois primeiros estgios de vaporizao deve ser lenta para evitar rachaduras de pr-aquecimento: h ocorrncias de rachaduras, quando no so observadas as normas acima. SECADOR ESTATICO OU SEMICONTNUO Aplicado para a secagem de elementos cermicos com baixo consumo de energia e alto rendimento. Utilizando um perodo aproximado de 24 horas para o processo de secagem Largura: 4.60m para Tijolos e laje-forro. 4.20 m Telhas e piso colonial. Comprimento: Conforme projeto ou solicitado. Exaustor: Equipamento auxiliar utilizado para abastecer o secador com ar quente proveniente dos fornos ou fornalhas TCNICAS DE SECAGEM Na prtica deve-se observar numa industria de cermica vermelha: 1. 2. A distncia das peas nas grades de secagem; A telha verde poder durante o processo de secagem ir secando primeiramente

as extremidades, tornando a pea um pouco cncava, mas esta ao final da secagem dever estar retilnea; 3. 4. 5. 6. 7. 8. Se uma telha celar ela no volta forma retilnea; A disposio das peas em relao aos ventiladores dentro dos secadores: Ideal + ventilao longitudinal s peas (paralela); nunca perpendicular; Observar atentamente a entrada e sada dos secadores, pancadas de ar nas A quebra em secador esttico no deve ultrapassar a 1%; ar quente injetado nas cmaras deve ser inicialmente em torno de 40C podendo

peas;

chegar at 100C, mantendo-se no mximo entre 12 e 24 horas. Defeitos provocados por M secagem Empenos: Telhas celadas Tijolos empenados.

01/86


Causas:

Mal posisionamento das grades . Boquilhas. Pancadasde vento.

Trincas: - Pequenas fissuras nas peas. Causas: - Secagem rpida ciclo de secagem no adequado ao produto. Pancadas de vento. Obs: Identifica-se uma trinca de secagem pelo seu formato de afluente, mais aberto nas bordas que no centro. AVALIAO DA SECAGEM Em laboratrio, pode-se fazer alguns ensaios nas argilas para se ter uma avaliao de qual processo de secagem se deve recorrer numa determinada industria. Retrao Est diretamente relacionada com o controle de umidade da massa argilosa. Algumas argilas (gordas) plsticas tm elevada retrao e as argilas magras baixa retrao. No dimensionamento das peas verdes deve ser levado em conta relacionando com o desejado quanto contrao da argila. Resistncia flexo a Seco e a Temperatura Ambiente. O ensaio feito em 4 a 6 corpos de prova padronizados, secos a 110C. O valor indica o grau de coeso, da compactao do material. Um vcuo muito baixo (20) na extruso do material certamente provoca uma resistncia a flexo muito baixa nas peas. A resistncia flexo de uma argila um ponto importante para o manuseio das peas verdes. Em cermica vermelha a Resistncia a Flexo seco em peas verdes (cruas) no deve ser inferior a 20 kgf/m. Anlise Granulomtrica. Consiste no dimensionamento das particulas elementares da argila.

01/86


Esta avaliao muitoimportante para se observar o grau de compactao da massa. Uma distribuio granulomtrica boa aquela em que as partculas grossas e finas agrupam de tal maneira a deixar espaos vazios entre elas, apenas para a passagem de flido para a sua trabalhabilidade. SECAGEM A secagem uma das operaes mais importantes da fabricao de peas cermicas, requerendo cuidados especiais para garantir que a gua contida nos produtos seja, lenta e uniformemente, eliminada por toda a massa cermica. QUALIDADE DA ARGILA necessrio conhecer a argila com que se est trabalhando para, em seguida, traar a curva de secagem adequada. Uma secagem muito rpida e/ou no uniforme, ou ainda, se as peas ficarem com um nvel de umidade residual superior ao adequado para passar etapa de cozimento, resulta em trincas e/ou quebra de peas. REDUO DE UMIDADE NA SECAGEMAps a moldagem ou extruso, as peas, dependendo das caractersticas da argila que est sendo utilizada e do maquinrio empregado na moldagem, apresentam cerca de 21% de umidade. Estaro prontas para a queima, ou seja, para receber fogo forte as peas que, aps secagem, tenham umidade de aproximadamente 3%.

Observem alternativas para melhorar o desempenho dos secadores em funcionamento na sua empresa: SECAGEM NATURAL Se a empresa utiliza a secagem natural, algumas dicas para melhorar o processo e reduzir perdas so: Procure trabalhar com a umidade de extruso mais baixa possvel. No ultrapasse a altura de 5( cinco ) peas nas pilhas, principalmente com blocos com paredes de espessura inferior a 7 mm. Construa leiras altas (em torno de 50 cm). No deixe tornar poas de gua ao lado das leiras. Distancie os blocos uns dos outros (3mm) para acelerar o processo de secagem; Procure colocar os blocos sempre nas diagonais, invertendo sempre a posio das pilhas; Rearrume as peas de modo a permitir que o sol e/ou vento incidam de forma igual e regular sobre todas as peas.

01/86


SECAGEM ARTIFICIAL Nos secadores artificiais Esttico, Semi-contnuo e Continuo o controle de temperatura e da umidade so fundamentais para que haja garantia da boa qualidade das peas e reduo ( ou eliminao ) das perdas. Observe algumas dicas GERAIS para melhorar o processo de secagem artificial: Deve ser alta a umidade e baixa a temperatura do ambiente na entrada do secador. Na direo da sada do secador, enquanto a temperatura aumenta a umidade deve ir decrescendo. Na situao representada no grfico 1, a umidade ambiente na entrada de 58% e a temperatura 35 C. Na sada, a umidade de 16% e a temperatura de 62 C. A direo do fluxo de ar dever ser paralela aos furos das peas, secando uniformemente as paredes internas e externas. No esquea de usar termmetro e higrmetro para leituras de temperatura e umidade relativas do ar durante o processo de secagem. Mantenha alta a velocidade do ar em circulao. Isto torna mais rpida a retirada da umidade interna do ambiente. Aproveite, nos secadores, o calor que pode ser recuperado dos fornos, na fase de resfriamento. Observe algumas dicas, POR TIPO DE SECADOR, para melhorar o processo de secagem. SECADORES ESTTICOS ENTRADA DO MATERIAL NO SECADOR Esvaziar a cmara por completo, nunca misturar o material seco com o material molhado ou verde; Reduzir a temperatura no exaustor sendo 100 C para telha e 50 C para tijolos; Manter os exaustores, ventiladores e extratores de umidade ligados; Seguir o grfico de secagem rigorosamente; No abras as portas sem necessidade. Isso altera a curva de secagem. Lembre-se sempre que as argilas no suportam altas velocidades de aquecimento. Procure utilizar ao mximo a caloria gerada pelos fornos (resfriamento). Isto traz economia de energia. Mantenha sempre alta a umidade inicial do secador. Anotar todas as vagonetas que entram no secador, verificando se as mesmas esto completas SADA DO MATERIAL NO SECADOR. S dever retirar o material do secador quando a sua umidade registrar 3%; Retirar todas as vagonetas e anotar no boletim dirio de sada; No se deve deixar o material por mais de 30 minutos aps seco; Retirar as peas defeituosas das vagonetas

01/86


SECADORES SEMICONTNUOS S dever retirar o material do secador quando a sua umidade registrar 3%; Retirar todas as vagonetas e anotar no boletim dirio de sada; Mantenha as portas fechadas aps a entrada e sada de cada vagoneta Cuidado ao injetar calor, Procure ser fiel a curva de secagem; Lembre-se que este tipo de secador exige termmetro Retirar na seqncia ( uma pista por vez ) a vagoneta do secador No se deve deixar o material por mais de 30 minutos aps seco; Retirar as peas defeituosas das vagonetas SECADORES CONTNUOS Alm das dicas indicadas para os semi-contnuos: Evite, sempre que possvel, colocar blocos de bitolas diferentes na mesma zona de secagem. Procure fazer com que o movimento das vagonetas se d de forma ordenada. INSTALAES DE SECADORES ARTIFICIAIS Principais caractersticas dos secadores estticos, semi-contnuo e contnuo. SECADOR ESTTICO Geralmente so de pequeno porte e produtos a secar ficam imveis Temperatura e fluxo do ar em variao podem ser alteradas Normalmente utilizados por fabricantes de telhas, peas especiais ou de grande porte. Indicado para produtos com espessura irregular, de grande tamanho e argila de alta contrao secagem. Produtos so conduzidos por meio de empilhadeiras ou carrinhos mecnicos Incio da secagem exige cuidado especial. Velocidade de aquecimento muito alta SECADOR CONTNUO Requer cuidado no inicio da secagem. Como no esttico, a velocidade de aquecimento muito alta. Geralmente trabalham com ventiladores autoviajantes. Possuem baixo custo operacional, utilizando-se de ar quente do resfriamento dos fornos; Produtos so levados aos secadores por meio de empilhadeiras ou carrinhos mecnicos. SECADORES SEMICONTNUO Produtos a secar so mveis Fluxo de ar em variao constante Produtos, arrumados em vagonetas, so movimentados no interior do secador. Mais indicado para operao conjugada com fornos contnuos.

01/86


OUTROS FATORES IMPORTANTES Independente do tipo, o aquecimento dos secadores pode ser feito atravs do uso de fornalhas alimentadas a lenha, serragem, resduos, ou aproveitando o ar quente de fornos em fase de resfriamento. Esta ltima opo gera economia de energia e, portanto, reduo de custos proporcionais. Os principais fatores que determinam a uniformidade da secagem so distribuio de carga, registros, canais, exausto e ventilao. Os secadores empregam ventiladores para a circulao interna do ar e extratores de umidade. Normalmente a temperatura no interior dos secadores varia na faixa de 24 a 80 C. Quanto ao tempo, a secagem se d em perodos que variam de 12 a 40 horas, dependendo do secador e do tipo de produto. Normalmente os secadores so de construo bastante simples. O ar ou gases quentes injetado nos secadores atravs de canais localizados na parte inferior ao longo do secador, ou atravs de tubulaes areas em entradas localizadas em posies diversas. ANALISE O CASO EXEMPLO: Uma empresa, que produz 11.700 milheiros tijolos/ano (preo de venda R$ 65,00/milheiros), decide substituir o processo de secagem natural pela instalao de um secador contnuo, com o aproveitamento do ar aquecido recuperado da zona de resfriamento do forno do tnel em funcionamento na empresa. A umidade das peas aps a extruso de 25%. Observe os resultados que passam a ser obtidos pela empresa aps a instalao do secador contnuo e compare-os com a situao anterior. Secagem Natural Tempo gasto na secagem Umidade das peas na entrada do forno Perdas de produo 5 dias entre 6 a 10% 15 a 20% Secador Contnuo 24 horas 5% 1%

QUEIMA Conceito01/86


A queima dos produtos de argila a etapa mais importante e a mais cara entre os processos (Prospeco, explorao da jazida, sazonamento, preparao da massa, descano, extruso e secagem) empregados na manufatura cerMICA. Alm da fabricao e dos problemas econmicos, o sucesso de uma indstria cermica depende em grande parte da quantidade e da qualidade comerciveis dos produtos que saem dos fornos e do custo da queima. O cozimento um processo de tratamento trmico durante o qual, vrias das propriedades das argilas se manifestam. Durante a evoluo da queima, torna-se necessrio manter no forno, tabela de tempo e atmosfera ambiente (temperatura) definidass e relacionadas, de modo que o produto seja adequadamente cozido no rapidez, economia e segurana para que o produto no saia com defeitos motivados pela queima. Define-se por queima na Industria ceramica as transformaes qumicas-fsicas-mecnicas sofridas pelas argilas devido a ao do fogo. 1. 2. Transformaes qumica-fsicas + variaes da estrutura qumica e cristalina. Transformaes mecnicas = dilatao/contrao, porosidade, resistncia

mecnica. As transformaes que se sucedem durante a queima, de maneira regular, diferenciam um tipo de argila do outro. Fases da queima Na queima temos de observar o tipo de forno, a quantidade de massa (produto) a ser queimada. A queima deve ser programada levando-se em considerao os produtos a serem queimados, o tipo de forno, o tipo de argilae combustvel a ser utilizado e o arranjo das peas na enforna. Em cermica vermelha podemos dividir as fases da queima em: Esquente Fogo forte Resfriamento. Esquente (Fogo Fraco) Devido ao fato do material enfornado ainda conter gua residual, no retirada no processo anterior da secagem, a primeira fase do processo da queima caracteriza-se por um aquecimento gradual

01/86


esquente, a fim de evitar ocorrncias de trincas e fissuras indesejveis nos materiais, causados por contraes diferenciais durante a expulso da umidade remanescente. Este perodo pode levar de 8 a 13 horas, dependendo da matria-prima, da eficincia do processo de secagem e da geometria e natureza do produto. Transformaes ocorridas no esquente (aquecimento). Acima de 100C acontece a eliminao da gua residual , umidade que permanece no corpo se a secagem no tiver sido perfeita, ou se o corpo cermico, depois de seco, permanecer aps a secagem em ambiente externo ao secador durante um intervalo de tempo longo, reabsorvendo a umidade do ar, (neste caso pode provocar o aparecimento de peas chocas aps a queima). Aps, no mximo, 200C d-se a eliminao da gua na superfcie dos argilo minerais, as guas coordenadas dos ctions, com [Ca (OH2)6]+, h uma desidratao para formao dos ctions anidro. Ocorrem as reaes de perda de gua no cido slico coloidal e matria orgnica de 100 a 350C. Entre 350C e 650C d-se a combusto da matria orgnica, que em maior ou menor quantidade, pode estar contida nas argilas: e dissociao de sulfetos e dos sulfatos. Entre 450 e 650, d-se a liberao da gua de constituio da argila, sob a forma de vapor (gua que est ligada quimicamente com slica e alumnio). Ex. Em fornos abobodas d-se um esquente com um ritmo de subida de temperatura de mais ou menos (+-) 30C por horas de 100C a mais ou menos (+-) 600C. Segunda fase (dita Queima) Fogo Forte Caldeamento Inicia-se por volta dos 650C, onde a temperatura pode ser elevada em rtmo maiores, entre 50C e 80C /h, at 950C ou 1000C. A partir de 700C verifica-se a reao qumica da slica e alumina com elementos fusveis, reao que d lugar a formao de silcio aluminatos complexos, que proporcionam ao corpo cermico as caractersticas de dureza, estabilidade, resistncia aos vrios agentes fsicos e qumicos, como tambm a colorao pretendida.

01/86


Entre 800C e 950C verifica-se a decomposio dos carbonatos. 800C e 950C CaCO3 800C e 950C 2CaMgCO3 2CaO + 2MgO + CO2 CaO + CO2

Terceira Fase (resfriamento) Faz-se um resfriamento gradual, pelo efeito chamin ou na tiragem do ar quente dos fornos para os secadores. As decidas de temperatura no resfriamento deve ser cuidadosa, entre 600C a 350C, onde ocorrem as trincas, essa fase dura em torno de 38 a 50 h. TIPOS DE FORNOS Forno tipo Caieira o forno de pequenas olarias. Possui formado de um tanque com sees horizontais e verticais quadradas ou retangulares com aberturas na sua parte interior, onde colocada a lenha para a queima. Estas aberturas tm uma cobertura na forma de abboda feitas com fileira de tijolos separados para dar passagem s chamas e sobre elas so arrumadas peas, de modo a permitir a passagem dos gases de combusto/fumaa. O rendimento trmico desse forno baixo, apresentando um consumo acima de 2m de lenha por milheiro de tijolos queimados e grandes perdas de produtos. Essa perda se d nas primeiras camadas que so queimadas em demasia enquento as peas das ltimas camadas ficam cruas. Esse desperdcio pode atingir em mdia 30%. Outra desvantagem dese tipo de forno o longo tempo requerido no pr-aquecimento. O projeto do forno caeira considerado ultrapassado e tambm antieconmico. Assim, a sua utilizao cada vez menor, e vem sendo substitudo por outros tipos de fornos mais eficientes.01/86


Forno tipo chama reversvel Sua estrutura constituda de uma cmara com abboda fechada, com piso feito de tijolos perfurados de modo a permitir a passagem da fumaa de combusto para os dutos de tiragem. Sua seo horizontal retangular ou quadrada com uma ou mais cmaras de combusto ao longo de uma ou duas paredes laterais de maior dimenso, ou ento possui seo horizontal cu]ircular com seis fornalhas equidistantes entre si. Normalmente os fornos de seo horizontal so constitudos lado a lado de forma que uma parede lateral utilizada para cada dois fornos possibilitando um melhor aproveitamento e economia de material. Os gases quentes produzidos pela queima de lenha ou leo entram no forno pela sua parte central ou inferior exatamente aonde so colocadas as peas. Esses gases quentes passam pelas peas e vo sar artavs do piso constrtudo com tijolos perfurados (crivos) e da

apostila - processo fabricação cerâmico - senai-sp mário amato

Documents