ESTUDO DA PRODUÇÃO DE CIMENTO

COM ÊNFASE NO CLASSE G

Pedro Gutierrez Galhardo

Projeto de Graduação apresentado ao curso

de Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro,

como parte dos requisitos necessários à

obtenção do título de Engenheiro.

Orientador: Jorge dos Santos

Rio de Janeiro

Agosto de 2014

ESTUDO DO SETOR CIMENTEIRO PRODUÇÃO E APLICAÇÃO

Pedro Gutierrez Galhardo

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

______________________________________________________

Professor Jorge dos Santos, D. Sc.,

______________________________________________________

Professora Ana Catarina Jorge Evangelista, D. Sc.

______________________________________________________

Professora Isabeth Mello, D. Sc.

______________________________________________________

Professor Wilson Wanderley da Silva, Arq.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

AGOSTO DE 2014

Galhardo Gutierrez, Pedro

Estudo do setor cimenteiro: produção e aplicação.

Estudo do Setor cimenteiro: produção e aplicação./ Pedro

Gutierrez Galhardo - Rio de Janeiro: UFRJ / Escola

Politécnica, 2014.

ix, 96 p.: 29,7 cm.

Orientador: Jorge dos Santos

Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica /

Curso de Engenharia Civil, 2014.

Referências Bibliográficas: p. 93-96

1. Introdução 2. Cimento: Contextualização 3. A

Indústria Cimenteira. 4. Estudo de caso: Cimento classe G 5.

Conclusão.

I. Santos, Jorge dos; II. Universidade Federal do Rio de

Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.

Título

Dedico este trabalho à minha família e a todos meus amigos que participaram dessa

importante etapa da minha vida.

AGRADECIMENTOS

Em especial, gostaria de agradecer aos meus pais, sempre dedicados com esforço e

amor: sem eles nada teria sido possível.

Ao professor Jorge, minha gratidão pela honra de me aceitar como orientando.

Agradeço também aos meus colegas e superiores da Lafarge que me apoiaram na

realização deste projeto de graduação;

Agradeço à Universidade Federal do Rio de Janeiro, pois me proporcionou grandes

amigos e incríveis experiências além de me fazer crescer como pessoa e me viabilizar

a formação profissional como Engenheiro Civil.

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica - UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

ESTUDO DO SETOR CIMENTEIRO PRODUÇÃO E APLICAÇÃO

.

Pedro Gutierrez Galhardo

Agosto de 2014

Orientador: Jorge dos Santos

Curso: Engenharia Civil

Esse trabalho se baseia no estudo do setor cimenteiro, desde a sua produção até sua

aplicação. Serão abordados temas como as matérias-primas, impactos ambientais, a

questão energética, a tecnologia, principais grupos produtores do setor e a sua

importância na engenharia civil.

Será também contemplado o estudo de caso do cimento para poços de petróleo e a sua

importância na exploração do combustível fóssil.

Palavras-chave: Cimento, Indústria Cimenteira, Aplicações do cimento, Construção

civil.

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Engineer

CEMENT SECTOR ANALYSIS - PRODUCTION AND USES

Pedro Gutierrez Galhardo

August/2014

Advisor: Jorge dos Santos

Course: Civil Engineering

This research covers the insides of the cement sector, from cement`s production to its

uses. Topics such as natural resources, environmental impacts, energetic issues,

technology, main stakeholders and cement's importance to civil engineering are

covered in this present study.

Moreover, a case study of cement on oil wells and the relevance of this substance for

oil drilling is presented.

Keywords: Cement, Cement Industry, Cement Uses, Civil Construction

Tabelas e Figuras Pág.

Tabela 1: Componentes do clínquer. 11

Tabela 2: Composição dos Tipos de Cimento Portland 14

Tabela 3: Nomenclatura de cimento Portland 15

Tabela 4: Produção mundial de cimento 31

Tabela 5: Produção de cimento por continentes 32

Tabela 6: Vendas dos principais grupos do mundo em 1996 33

Tabela 7: Maiores produtores mundiais 34

Tabela 8: Custos variáveis e Fixos da produção de cimento 46

Tabela 9: Matérias primas utilizadas na produção do cimento 50

Tabela 10: Emissões de CO2 do consumo de combustíveis na produção de clínquer na

indústria de cimento 58

Tabela 11: Emissões de energia elétrica período 2006-2010 61

Tabela 12: Torque equivalente x consistência da pasta 87

Tabela 13: Requisitos Químicos do CPP 89

Tabela 14: Requisitos Físicos do CPP 90

Figura 1: Cimento Portland CPIV 4

Figura 2: Fluxo básico da produção do cimento 24

Figura 3: Produção de cimento no Brasil 40

Figura 4: Localização das fábricas de cimento no Brasil 41

Figura 5: Parcela de mercado 43

Figura 6: Grupos nacionais e estrangeiros 43

Figura 7: Média de preço do cimento Portland no Brasil 48

Figura 8: Distribuição mundial do potencial de emissões de CO2 pela indústria de

cimento 57

Figura 9: Participação dos tipos de combustíveis na matriz energética do setor 59

Figura 10: Taxa de utilização de combustíveis fósseis, resíduos fósseis e biomassa 60

Figura 11: Participação do cimento nos índice nacional do custo da construção 63

Figura 12: Participação do cimento nos índice de preço da FGV 63

Figura 13: Consumo de cimento x economia 65

Figura 14: Plataforma de Petróleo Tubarão Azul 69

Figura 15: Camada de pré-sal 71

Figura 16: Tipos de perfuração de poço 72

Figura 17: Tipos de revestimento para poços de petróleo 73

Figura 18: Processo de cimentação primária 75

Figura 19: Processo de cimentação do poço de petróleo 77

Figura 20: Processo de compressão de cimento ou squeeze 78

Figura 21: Tampão de cimento 78

Figura 22: Revestimento com falha na cimentação 79

Figura 23: Estrutura da molécula de quitina e da celulose 83

Figura 24: Aplicação da quitina e quitosina 84

Figura 25: Estrutura da molécula de quitosana e da celulose 85

SUMARIO Pág.

1. INTRODUÇÃO 1

1.1. A IMPORTÂNCIA DO TEMA 1

1.2. OBJETIVOS 2

1.3. JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA 3

1.4. METODOLOFIA ADOTADA NO TRABALHO 3

2. CIMENTO - CONTEXTUALIZAÇÃO 4

2.1. CONCEITUAÇÃO 4

2.2. HISTORIA - EVOLUÇÃO 5

2.3. COMPOSIÇÃO 9

2.3.1. CLÍNQUER 10

2.3.2. GESSO 11

2.3.3. ESCÓRIA SIDERÚRGICA 12

2.3.4. ARGILA POZOLÂNICAS 12

2.3.5. CALCÁRIO 13

2.4. TIPOS DE CIMENTO 13

2.4.1. CIMENTO PORTLAND COMUM (CP-I) 16

2.4.2. CIMENTO PORTLAND COMUM COM ADIÇÃO (CP I-S) 16

2.4.3. CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM ESCÓRIA (CP II-E) 16

2.4.4. CIMENTO PORTLAND COMPOSTA COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-Z) 17

2.4.5. CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-F) 17

2.4.6. CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO (CP III) 17

2.4.7. CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV) 18

2.4.8. CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CP V-ARI) 18

2.4.9. CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS (RS) 18

2.4.10. CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO (BC) 19

2.4.11. CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB) 19

2.5. APLICAÇÃO DO CIMENTO 20

2.5.1. CONCRETO 20

2.5.2. ALVENARIA COM BLOCOS DE CONCRETO 21

2.5.3. PRÉ-FABRICADOS 21

2.5.4. EDIFICAÇÕES 22

2.5.5. ARTEFATOS 22

2.5.6. BARRAGENS 22

2.5.7. SANEAMENTO E DRENAGEM 23

2.5.8. PAVIMENTO INTERTRAVADO 23

2.6. PRODUÇÃO DE CIMENTO 24

2.6.1. EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS 25

2.6.2. PREPARAÇÃO, TRANSPORTE, ARMAZENAGEM E PRÉ-HOMOGENEIZAÇÃO. 25

2.6.3. OBTENÇÃO DE CRU 25

2.6.4. O FORNO E A COZEDURA 26

2.6.5. MOAGEM DE CLÍNQUER E ARMAZENAGEM DE CIMENTO 27

2.6.6. EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO 28

3. A INDÚSTRIA CIMENTEIRA 29

3.1. NO MUNDO 29

3.1.1. LAFARGE 35

3.1.2. HOLCIM 36

3.1.3. HEIDELBERGCEMENT 36

3.1.4. CEMEX 36

3.1.5. LAFARGE-HOLCIM 37

3.2. A INDÚSTRIA DE CIMENTO NO BRASIL 38

3.3. CUSTOS E PREÇOS 45

3.3.1. CUSTOS 45

3.3.2. PREÇOS 47

3.4. TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO 49

3.5. MATÉRIA-PRIMA 49

3.6. IMPACTO AMBIENTAL DO SETOR 51

3.6.1. SOBRE OS RISCOS DA FABRICAÇÃO DO CIMENTO 52

3.6.2. QUESTÃO ENERGÉTICA 58

3.7. CIMENTO NA CONSTRUÇÃO CIVI 62

4. ESTUDO DE CASO: CIMENTO CLASSE G 66

4.1. INTRODUÇÃO 66

4.2. CONCEITUAÇÃO 66

4.3. CONTEXTO 67

4.4. PETRÓLEO NO BRASIL 68

4.5. PRÉ-SAL 70

4.6. CIMENTAÇÃO DE POÇOS 71

4.6.1. CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA 74

4.6.2. CIMENTAÇÃO SECUNDÁRIA 76

4.6.3. FATORES QUE AFETAM A CIMENTAÇÃO 79

4.7. ADIÇÕES POLIMÉRICAS 81

4.7.1. QUITINA 83

4.7.2. QUITOSANA 84

4.8. FABRICAÇÃO DE CLASSE G NO BRASIL 85

4.9. REQUISITOS DO CLASSE G 86

4.9.1. REQUISITOS GERAIS 87

5. CONCLUSÃO 91

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 93

1

1. INTRODUÇÃO

1.1. A IMPORTÂNCIA DO TEMA

Desde o início dos tempos, o homem viu a necessidade de construir seus abrigos

utilizando os elementos que lhe eram oferecidos na natureza. No momento em que as

tribos se fixavam em um local, deixando de ser nômades, surgia a necessidade de

construir estruturas com maior capacidade de carga e que fossem resistentes ao tempo e

as variações climáticas. (SNIC, 2010)

Foi a partir das primeiras tentativas do domínio dessas construções que se começou a

necessidade de unir os elementos que a natureza lhe oferecia, principalmente a pedra,

numa massa que tivesse bastante coesa, sólida e consistente.

Durante a Antiguidade, os Babilônios e os Assírios utilizavam a argila em suas

construções. Os Egípcios descobriram o gesso e a Cal. Os romanos e os gregos

conceberam um aglomerante um pouco mais sofisticado, desenvolvendo uma mistura de

areia, pedaços de telha, calcário calcinado e cinzas vulcânicas.

Com algumas inovações ao decorrer dos anos, foi somente no ano de 1824 que o

químico britânico Joseph Aspdin apresentou ao mundo um material construtivo que iria

mudar para sempre os rumos da construção civil: o Cimento Portland.

Aspdin descobriu que ao queimar pedras calcárias e argila transformando-as em um pó

fino e a colocarmos em contato com água, temos uma mistura que após seca apresenta

um elevado grau de dureza. Esse pó fino possui um alto poder aglomerante, e tem a

capacidade de endurecer e conservar a estrutura. Além disso, na forma de concreto,

pode ganhar formas e volumes de acordo com a necessidade de cada construção. Essas

2

características conferem ao cimento Portland ser o segundo material mais utilizado pela

humanidade, sendo superado apenas pela água. (SOUSA, 1998)

A construção civil está diretamente vinculada com o crescimento econômico da

sociedade. Quando uma nação aumenta suas riquezas, nota-se a necessidade do homem

construir para atender as demandas desse crescimento econômico e para a própria

habitação. O cimento, então, entra como um dos protagonistas em tal cenário.

O cimento Portland, portanto é o material mais utilizado na engenharia civil. É um

elemento construtivo que move uma indústria com alto poder nas decisões globais e

uma das principais commodities, servindo até mesmo como balizador econômico.

(DORFMAN, 2003)

1.2.OBJETIVOS

O trabalho tem como objetivo retratar a importância do Cimento Portland na Construção

Civil e contempla um estudo aprofundado da sua indústria.

Objetiva-se descrever os aspectos técnicos da produção do cimento comum, sua

aplicação na obra, e as novas necessidades em função do desenvolvimento tecnológico.

A inovação do cimento é muito importante para novas técnicas construtivas. Nesse

trabalho serão apresentadas essas inovações e de que forma a indústria trabalha com

essa questão.

3

1.3.JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA

O presente trabalho se justifica na importância do tema para a engenharia civil. Como

mencionado, o Cimento Portland mudou os rumos da engenharia, tornando-se o

principal material de construção utilizado.

O tema inclui um estudo aprofundado da indústria cimenteira. A engenharia civil

precisa de respostas imediatas das indústrias cimenteiras. Assim sendo, há a necessidade

de ter uma indústria sólida e muito bem estruturada e atualizada com as modernas

tecnologias produtivas para oferecer tipos de cimento que atendam essas necessidades.

Para atender as demandas da economia brasileira, há expectativas de crescimento do

mercado da construção civil e em consequência disso há também as perspectivas de

crescimento da indústria de cimento, uma vez que os dois setores estão amplamente

conectados.

1.4. METODOLOFIA ADOTADA NO TRABALHO

Para o desenvolvimento do trabalho foram realizados pesquisas em livros, revistas

específicas do setor, apostilas, manuais técnicos, artigos publicados por professores e

pesquisadores de diversas universidades e monografias que abordam o tema, com a

utilização da internet.

Foram utilizadas também informações extraídas da aprendizagem absorvida na vivência

de estágios realizados nos segmentos de pesquisas de energias renováveis e de impacto

ao meio ambiente, na produção do cimento em indústria cimenteira e posteriormente na

aplicação do cimento em obras.

4

2. CIMENTO- CONTEXTUALIZAÇÃO

2.1. CONCEITUAÇÃO

De acordo com o portal da engenharia civil ecivil, o cimento é um dos materiais de

construção mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em

diversas fases da construção. O cimento pertence a classe dos materiais classificados

como aglomerantes hidráulicos, esse tipo de material em contato com a água entra em

processo físico-químico, tornando-se um elemento sólido com grande resistência a

compressão e resistente a água e a sulfatos. Sua utilização marcou um marco na

construção civil e sua história será descrita no tópico a seguir.

Segundo a NBR 5732, o Cimento Portland Comum é um aglomerante hidráulico obtido

pela moagem de clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade

necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é permitido

adicionar a essa mistura materiais pozolânicos, escória granuladas de alto forno e/ou

materiais carbonáticos, nos teores especificados.

Com diferentes adições durante a produção, se transforma em um dos cinco tipos

básicos existentes no mercado brasileiro: cimento Portland comum, cimento Portland

composto, cimento Portland de alto forno, cimento Portland pozolânico e cimento

Portland de alta resistência inicial. A Figura 1 mostra a aparência do cimento

Figura 1 Cimento Portland CPIV

Fonte: Site www.cimentoitambe.com.br, acessado no dia 21/04/2014

5

2.2. HISTÓRIA- EVOLUÇÃO

Hoje em dia, a engenharia vem empreendendo conquistas cada vez mais surpreendentes.

Através do emprego de vários recursos e o apuramento das técnicas, as possibilidades

de se trabalhar com formas e dimensões promovem construções arquitetônicas cada vez

mais ousadas. Contudo, para que isso fosse possível, foi primordialmente necessário que

o homem inventasse algo que pudesse romper as barreiras impostas pelas rudimentares

construções de barro e pedra.

Foi justamente pela necessidade de construções mais arrojadas que o cimento acabou se

transformando em um dos mais importantes recursos da história da engenharia.

(SOUSA, 1998)

Supõe-se que o homem primitivo, da idade da pedra, já conhecia uma forma de material

com propriedades aglomerantes. Ao acenderem fogueiras junto ás pedras de calcário e

gesso, parte das pedras descarbonava com a ação do fogo, formando um pó que,

hidratado pelo sereno da noite, convertia-se novamente em pedra. (PANZERA, 2010)

Uma das mais antigas evidências de uso do cimento aparece nas pirâmides do Antigo

Egito. Naquela época, preocupados em erguer as suntuosas pirâmides, os egípcios

desenvolveram um tipo de cimento fabricado através de uma mistura de gesso

calcinado. Entre os gregos, notamos o emprego de terras vulcânicas que também

endureciam quando misturadas à água.

De acordo com diversos estudos, para construírem o Panteão de Agripa e o Coliseu, os

romanos conceberam um tipo de cimento um pouco mais sofisticado. Possivelmente, os

construtores urbanos de Roma desenvolveram uma mistura de areia, pedaços de telha,

calcário calcinado e cinzas vulcânicas. De fato, as informações disponíveis sobre essa

resistente argamassa criada pelos romanos são mínimas. A fórmula do cimento romano

era um segredo tão importante que acabou sumindo com a própria desarticulação do

império.

6

Somente no século XVIII, no ano de 1758, esse importante material voltou a ganhar

novas características. Naquela data, o engenheiro britânico John Smeaton foi incumbido

da tarefa de desenvolver um cimento que pudesse resistir à ação erosiva da água do mar.

Empregando o uso de uma cinza vulcânica oriunda da Itália, conhecida como pozolana,

Smeaton fabricou um cimento de excelente qualidade que veio a ser utilizado na

construção do Farol de Eddystone, que durou mais de um século.

No ano de 1796, outro britânico chamado James Parker desenvolveu um novo tipo de

cimento obtido pela calcinação de nódulos de calcário impuro contendo argila. Após

vários testes realizados por outras autoridades no assunto, o cimento de Parker, também

conhecido como cimento romano, foi liberado para construções. Logo que soube da

notícia, James Parker vendeu a patente de sua invenção para membros dos Wyatt, uma

tradicional família de engenheiros e arquitetos da Inglaterra.

Em 1824, Joseph Aspdin foi responsável pela elaboração do chamado “Cimento

Portland”, que revolucionou para sempre a história da engenharia civil. Aspdin era o

mais velho dos seis filhos de um pedreiro que cresceu em Yorkshire na Inglaterra. Com

suas experiências envolvendo processos de mistura, queima e moagem de argila e pó de

pedra calcária retirado das ruas, Aspdin conseguiu um material pulverulento, no qual ele

misturava uma certa quantidade de água, produzindo uma argamassa. Depois, deixava-a

secar, conseguindo um material de dureza parecida com as pedras utilizadas nas

edificações. Ele patenteou este pó em 1824, com o nome de cimento Portland, devido às

semelhanças de seu produto final com rochas da ilha britânica de Portland, as quais

apresentavam características próprias como cor, durabilidade e resistência. 2 3 O

cimento Portland, criado por Joseph Aspdin, está na lista das 50 maiores invenções

britânicas. (DORFAN, 2003).

Entretanto, foi Isaac Charles Johnson, em 1845, quem conseguiu aperfeiçoar o Cimento

Portland. Após várias observações, Johnson elevou a temperatura da queima para

1400ºC e moeu o clínquer, produto originário dessa queima, para obter um pó mais fino

e com uma qualidade superior.

7

Ainda em 1855, na França, Joseph Louis Lambot apresentou inédita e oficialmente, na

Exposição Universal de Paris, o “cimento armado”. O mais curioso é que o artefato em

cimento era um barco. O “cimento armado” foi denominado assim até a década de 20,

quando passou a ser chamado de concreto armado. (SNIC, 2010)

O desenvolvimento do Brasil no fim do século XIX já exigia a implantação de uma

indústria nacional de cimento. A remodelação da cidade do Rio de Janeiro e,

posteriormente, a Primeira Guerra Mundial abriram um grande mercado adicional para

o produto. Nesta época, o país importava 40 mil toneladas de cimento da Europa. As

tarifas de importação da época, 30%, também foram um forte estímulo para que os

empreendedores brasileiros pudessem concretizar seus sonhos de instalar esta indústria

no Brasil. Em 1888, o Eng°. Louis Felipe Alves da Nóbrega e o Comendador Antônio

Prost Rodovalho começaram os trabalhos de prospecção no Nordeste e em São Paulo,

respectivamente. O Eng°. Louis Nóbrega visou a utilização dos calcários expostos nos

arredores da capital do Estado do Paraíba. Já o Comendador Rodovalho, idealizou o

aproveitamento das reservas calcárias de grandes pedreiras situadas nas vizinhanças de.

Sorocaba. (SNIC, 2012)

O primeiro a produzir cimento no Brasil, portanto, foi o engenheiro Louis Nóbrega, por

um curto período de 3 meses, no ano de 1892. A Usina Rodovalho funcionou até 1904,

produzindo o cimento “Santo Antonio”. Retornou à atividade em 1907, lançando no

mercado os produtos com as marcas “Lage”, “Torquês” e “Meia Lua”, tendo sido

definitivamente extinta em 1918. (SNIC, 2010)

Uma terceira iniciativa pioneira de implantação de fabrica de cimento no Brasil ocorreu

no Espírito Santo, em 1912, através de um fracassado programa estatal de

industrialização pelo Governo do Estado. A fábrica - Cimento Monte Líbano -, em sua

fase primitiva, nunca chegou a funcionar regularmente tendo sido paralisada em 1924,

quando foi arrendada e remodelada, operando com grandes paralisações temporárias até

8

encerrar definitivamente suas atividades em 1958.

O ano de 1926 se constituiu num verdadeiro marco para a indústria do cimento no

Brasil. Naquele momento, graças à visão empreendedora e ao pioneirismo de

empresários de diversas partes do País, o setor conseguiu enfrentar a concorrência do

produto importado e mostrar à população brasileira que fabricava produtos de qualidade

e dignos de confiança.

Esta divisão histórica fica clara quando analisamos os números da época. Até 1926, o

Brasil importava de países como Estados Unidos, Inglaterra, França, Alemanha,

Dinamarca, Bélgica e Argentina cerca de 97% do cimento que consumia. O produto

chegava ao mercado brasileiro onerado por despesas de frete, acondicionamento e

direitos alfandegários. Naquela época, a importação chegava à marca de 400 mil

toneladas anuais, enquanto que a produção local não passava de 13 mil toneladas por

ano. (SANTOS, 2011)

A indústria nacional, que já existia desde o final do século 19, encontrava grandes

dificuldades para competir com o produto importado. A primeira delas era o seu alto

custo de produção. Além disso, havia uma campanha de desmoralização do produto

brasileiro, orquestrada pelos importadores de cimento. (RIBEIRO, 2002)

Pouco antes de 1926, já começara a ficar claro que um país do tamanho e da

importância do Brasil não poderia continuar a depender de importações de um produto

como o cimento, principalmente se fossem consideradas suas abundantes reservas

minerais. Em conjunto com uma série de fatores econômicos e políticos, o

amadurecimento dessa ideia estimulou o ressurgimento da indústria do cimento no

Brasil, agora numa retomada definitiva e com todas as condições de competir com o

produto importado. Começava, então, uma nova era para o setor. Um símbolo dessa fase

é a inauguração, em 1926, da Companhia Brasileira de Cimento Portland, em Perus, a

23 quilômetros da cidade de São Paulo. A instalação da nova fábrica representou o

início do processo de crescimento da produção brasileira de cimento, que saltou

9

imediatamente de 13.000 toneladas em 1926 para 54.000 em 1927, 88.000 em 1928 e

96.000 em 1929. O cimento Perus havia conquistado o mercado e superado todas as

desconfianças dos consumidores.

A partir daí, a indústria brasileira do cimento iniciou um consistente processo de

consolidação e crescimento. Depois de sete anos de hegemonia da Companhia Perus, a

Companhia Nacional de Cimento Portland, subsidiária da (SANTOS, 2011) norte

americana Lone Star, entrou no mercado cimenteiro. Adquiriu uma jazida calcária

recém descoberta em Itaboraí, no Estado do Rio de Janeiro, e em seguida inaugurou sua

fábrica no município de São Gonçalo, lançando o hoje tradicional cimento Mauá. O

resultado é que, já em 1933, a produção nacional começava a ultrapassar as

importações.

O cimento teve diversas evoluções no decorrer com o tempo de acordo com a

necessidade requerida. Algumas matérias-primas são adicionadas ao Portland Comum.

Nos tópicos posteriores algumas diferenciações de cimento serão explicadas.

2.3. COMPOSIÇÃO

O cimento Portland é basicamente o produto da calcinação de uma mistura de calcário,

composto predominantemente por CaCO3, e materiais argilosos, à base de SiO2,

Al2O3e Fe2O3, onde também estão presentes outros constituintes secundários, como:

óxido de magnésio, fosfatos, álcalis, etc. A mistura proporcionada dos constituintes

principais (aproximadamente 3:1), além de eventualmente outros (areia, cinza de pirita,

etc.), é calcinada em forno rotativo a uma temperatura em torno de 1500 °C. Obtém-se

então novos compostos químicos que aglomeram-se em grânulos denominados

clínqueryy (NEVILLE, 2002).

A NBR 5732 descreve os principais compostos do cimento, que serão mencionados do

item 2.3.1 até 2.3.5:

10

2.3.1. CLÍNQUER

O “clínquer” é o principal item na composição de cimentos Portland, sendo a fonte de

Silicato tricálcico(CaO)3SiO2 e Silicato dicálcico (CaO)2SiO2. Estes compostos trazem

acentuada característica de ligante hidráulico e estão diretamente relacionados com

a resistência mecânica do material após a hidratação. (SOUSA, 1998)

A produção do clínquer é o núcleo do processo de fabricação de cimento, sendo a etapa

mais complexa e crítica em termos de qualidade e custo

A matéria prima básica para a confecção do clínquer é constituída por 80 a 90% de

calcário, 5 a 20% de argila e pequenas quantidades de minério de ferro. A composição

do clínquer varia em função do fabricante, do tipo de cimento a ser produzido e das

jazidas disponíveis para extração da matéria prima. Na tabela 1 são descritos os

principais componentes do clínquer e as variações de suas proporções.

11

Tabela 1: Componentes do clínquer.

Fonte: SCIENCE DIRECT, 2000

O processo de produção do clínquer contempla a britagem do calcário, em seguida a

moagem e a mistura com a argila moída. Esta mistura passa por um forno giratório com

temperatura em torno de 1450° e sai já como clínquer na forma de pelotas incandentes,

ocasião em que é resfriada bruscamente. Em seguida há o processo de moagem que

transforma as pelotas em pó fino.

2.3.2. GESSO

O gesso (ou gipsita) (CaSO4· 2 H2O) é adicionado em quantidades geralmente

inferiores a 3% da massa de clínquer, tem função de estender o tempo de pega do

cimento (tempo para início do endurecimento). Sem esta adição, o tempo de pega do

cimento seria de poucos minutos, inviabilizando o uso. Devido a isso, o gesso é uma

adição obrigatória, presente desde os primeiros tipos de cimento Portland.

(PANZERZA, 2010)

2.3.3. ESCÓRIA SIDERÚRGICA

A escória, de aparência semelhante a areia grossa, é um subproduto de altos-fornos,

reatores que produzem o ferro gusa a partir de uma carga composta por minério de

ferro, fonte de Fe, e carvão vegetal ou coque, fonte de carbono. Entre diversas

impurezas como outros metais, se concentram na escória silicatos, que apesar de

rejeitados no processo de metalização, proporcionam-na características de ligante

hidráulico. (MODRO, 2009)

Sendo um subproduto, este material tem menor custo em relação ao clínquer e é

utilizado também por elevar a durabilidade do cimento, principalmente em ambientes

com presença de sulfatos. Porém, a partir de certo grau de substituição de clínquer a

resistência mecânica passa a diminuir.

12

2.3.4. ARGILA POZOLÂNICAS

As pozolanas ativadas reagem espontaneamente com CaO em fase aquosa, por conterem

elevado teor de sílica ativa SiO2. Esta característica levou ao uso de pozolanas como

ligante hidráulico complementar ao clínquer, com a característica de tornar os concretos

mais impermeáveis o que é útil na construção de barragens, por exemplo. (PANZERZA,

2010)

As pozolanas são originalmente argilas contendo cinzas vulcânicas, encontradas na

região de Pozzuoli, Itália. Atualmente, materiais com origens diferentes mas com

composições semelhantes também são considerados pozolânicos, tais como as

pozolanas ativadas artificialmente e alguns subprodutos industriais como cinzas

volantes provenientes da queima de carvão mineral.

O processo de ativação de argilas é amplamente praticado pela própria indústria de

cimentos, é geralmente realizado em fornos rotativos semelhantes àqueles utilizados na

fabricação de clínquer ou mesmo em antigos fornos de clínquer adaptados, trabalhando

a temperaturas mais baixas (até 900 °C) e menor tempo de residência.

Assim como a escória siderúrgica, as pozolanas frequentemente têm menor custo

comparadas ao clínquer e só podem substituí-lo até um determinado grau.

2.3.5. CALCÁRIO

O calcário é composto basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), encontrado

abundantemente na natureza. É empregado como elemento de preenchimento, capaz de

penetrar nos interstícios das demais partículas e agir como lubrificante, tornando o

produto mais plástico e não prejudicando a atuação dos demais elementos. O calcário é

também um material de diluição do cimento, utilizado para reduzir o teor de outros

componentes de maior custo, desde que não ultrapassando os limites de composição ou

reduzindo a resistência mecânica a níveis inferiores ao que estabelece a norma ou

13

especificação. O calcário também alimenta o blane do cimento, tornadono cimento com

mais volume. (COIMBRA,2006)

2.4. TIPOS DE CIMENTO

O mercado nacional dispõe de 8 opções, que atendem com igual desempenho aos mais

variados tipos de obras. O cimento Portland comum (CP I) é referência, por suas

características e propriedades, aos 11 tipos básicos de cimento Portland disponíveis no

mercado brasileiro.

Nas tabelas 2 e 3 estão descritos os tipos de cimento produzidos e comercializados no

Brasil, bem como suas composições e classes. A seguir serão apresentadas duas tabelas

retiradas da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). A tabela 2 remete a

composição dos tipos de alguns cimentos, e a tabela 3, suas nomenclaturas. Em seguida

será feita a descrição dos 11 tipos de cimento de acordo com a Norma Brasileira.

14

Tabela 2: Composição dos Tipos de Cimento Portland

Fonte: ABNP, 2009

15

Tabela 3: Nomenclatura de cimento Portland

Fonte: ABNP, 2009

16

2.4.1. CIMENTO PORTLAND COMUM (CP-I)

O CP-I é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções

que não requeiram condições especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como

exposição às águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com

presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que

também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um

retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. (NBR

5732,1991)

2.4.2 CIMENTO PORTLAND COMUM COM ADIÇÃO (CP I-S)

O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição

reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor

permeabilidade devido à adição de pozolana. (NBR 5732,1991)

2.4.3 CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM ESCÓRIA (CP II-E)

Os cimentos CP II são ditos compostos pois apresentam, além da sua composição básica

(clínquer+gesso), a adição de outro material. O CP II-E, contém adição de escória

granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O

CP II-E é composto de 94% a 56% de clínquer+gesso e 6% a 34% de escória, podendo

ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP II-

E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor

moderadamente lento. (NBR 11578,1991)

17

2.4.4 CIMENTO PORTLAND COMPOSTA COMPOSTO COM POZOLANA

(CP II-Z)

O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% a 14% em massa, o

que confere ao cimento menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas,

principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também

pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa.

(NBR 5736,1991)

2.4.5 CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-F)

O CP II-E é composto de 90% a 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de

material carbonático (fíler) em massa. Este tipo de cimento é recomendado desde

estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento, porém

não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. (NBR 5736,1991)

2.4.6 CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO (CP III)

O cimento Portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em

massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior

impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e

agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos

e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais,

concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de

aeroportos, etc.) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e

revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. (NBR

5735,1991)

18

2.4.7. CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV)

O cimento Portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a

50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta

impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado

com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de

cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas

à ação de água corrente e ambientes agressivos. (NBR 5736,1991)

2.4.8. CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CP V-

ARI)

O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em

massa de material carbonático). O que o diferencia deste último é processo de dosagem

e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem

diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com

moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta

resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de

resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu uso, em obras

onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. (NBR 5733,1991)

2.4.9. CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS (RS)

Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados podem ser

classificados como resistentes a sulfatos, desde se enquadrem dentro de uma das

características abaixo:

Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no

máximo 8% e 5% em massa, respectivamente;

19

Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de

alto-forno, em massa;

Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico,

em massa;

Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de

obras que comprovem resistência aos sulfatos.

É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas

servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos. (NBR 5737, 1991)

2.4.10 CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO (BC)

O Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) é designado por siglas e classes

de seu tipo, acrescidas de BC. Por exemplo: CP III-32 (BC) é o Cimento Portland de

Alto-Forno com baixo calor de hidratação, determinado pela sua composição. Este tipo

de cimento tem a propriedade de retardar o desprendimento de calor em peças de grande

massa de concreto, evitando o aparecimento de fissuras de origem térmica, devido ao

calor desenvolvido durante a hidratação do cimento. (NBR 13116,1994)

2.4.11 CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB)

O Cimento Portland Branco se diferencia por coloração, e está classificado em dois

subtipos: estrutural e não estrutural. O estrutural é aplicado em concretos brancos para

fins arquitetônicos, com classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos demais tipos

de cimento. Já o não estrutural não tem indicações de classe e é aplicado, por exemplo,

em rejuntamento de azulejos e em aplicações não estruturais. Pode ser utilizado nas

mesmas aplicações do cimento cinza. A cor branca é obtida a partir de matérias-primas

com baixos teores de óxido de ferro e manganês, em condições especiais durante a

20

fabricação, tais como resfriamento e moagem do produto e, principalmente, utilizando o

caulim no lugar da argila. O índice de brancura deve ser maior que 78%. Adequado aos

projetos arquitetônicos mais ousados, o cimento branco oferece a possibilidade de

escolha de cores, uma vez que pode ser associado a pigmentos coloridos. (NBR 13116,

1993)

2.5 APLICAÇÃO DO CIMENTO

O cimento Portland é uma das substâncias mais consumidas pelo homem e isso se deve

a características que lhe são peculiares, como trabalhabilidade e moldabilidade (estado

fresco), e alta durabilidade e resistência a cargas e ao fogo (estado duro). Muito

utilizado em obras civis, o cimento pode ser empregado tanto em peças de mobiliário

urbano como em grandes barragens, em estradas ou edificações, em pontes, tubos de

concreto ou telhados. (COIMBRA, 2006). Serão listadas a seguir as aplicações mais

importantes:

2.5.1 CONCRETO

O concreto (português brasileiro) ou betão (português europeu) é o material mais

utilizado na construção civil, composto por uma mistura de cimento, areia, pedra e água,

além de outros materiais eventuais, os aditivos e as adições.

Quando armado com ferragens passivas, (é quando o concreto comum é adicionado de

vigas de aço) recebe o nome de concreto armado, e quando for armado com ferragens

ativas recebe o nome de concreto protendido. (DORFMAN, 2003)

Estão disponíveis no mercado vários tipos de concreto, como o concreto autoadensável,

concreto leve, concreto posreativo, concreto translucido, concreto colorido, concreto

com fibras, que são utilizados de acordo com necessidades especificas de cada projeto.

21

2.5.2. ALVENARIA COM BLOCOS DE CONCRETO

Processo construtivo dos mais tradicionais, pode ser empregado para simples vedação

ou com função estrutural em casas e edifícios de múltiplos pavimentos. Para a

construção das alvenarias, tanto de vedação quanto estruturais são utilizadas argamassas

confeccionadas com cimento e agregado miúdo. As argamassas podem ser preparadas

na obra ou já virem prontas bastando acrescentar água para sua confecção.

Segundo a NBR 13281 1 , argamassa é a mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s),

aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos ou adições, com

propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em

instalação própria (argamassa industrializada). Elas são empregadas com as seguintes

finalidades: assentar tijolos e blocos, azulejos, ladrilhos, cerâmica e tacos de madeira;

Impermeabilizar superfícies; regularizar (tapar buracos, eliminar ondulações, nivelar e

aprumar) paredes, pisos e tetos; dar acabamento às superfícies (liso, áspero, rugoso,

texturizado, etc.).

As argamassas mais comuns são constituídas por cimento, areia e água. Em alguns

casos, costuma-se adicionar outro material como cal, saibro, barro, caulim, e outros para

a obtenção de propriedades especiais.

2.5.3. PRÉ-FABRICADOS

Uma estrutura feita em concreto pré-moldado é aquela em que os elementos estruturais,

como pilares, vigas, lajes e outros, são moldados e adquirem certo grau de resistência,

antes do seu posicionamento definitivo na estrutura. Por este motivo, este conjunto de

peças é também conhecido pelo nome de estrutura pré-fabricada. (SOUZA,1998).

Sua produção pode ser realizada tanto no canteiro de ou fora dele. De acordo com NBR

9062, que trata de “Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado”, o

elemento pré-moldado é executado fora do local de utilização definitiva da estrutura,

com controle de qualidade.

22

A análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada deve partir da definição

do comportamento efetivo das ligações, sob o ponto de vista dos graus de liberdade

existentes. (NBR 9062, 1986). O cimento, a água, e os agregados são dosados de acordo

com o projeto em estudo.

A decisão de produzi-las na própria obra depende sempre de características específicas

de cada projeto.

2.5.4 EDIFICAÇÕES

Compostas de vigas, pilares e lajes, as estruturas de concreto moldadas na própria obra

constituem o sistema construtivo mais empregado em prédios residenciais e comerciais.

(SOUSA,1998)

2.5.5 ARTEFATOS

Telhas, lajes, postes, mourões, dormentes e uma infinidade de itens constituem o que

chamamos de artefatos de cimento.

2.5.6 BARRAGENS

O uso de concreto na construção de barragens iniciou-se ainda no final do século XIX,

motivado pela garantia de maior durabilidade oferecida pelo material. O sistema é

empregado tanto nas estruturas do circuito de geração (tomada d´água e cada de força)

quanto nos vertedouros. O desenvolvimento da tecnologia do concreto na construção de

barragens resultou numa tecnologia chamada Concreto Compactado com Rolo (CCR),

que já possui inúmeros exemplos de obras no Brasil e no exterior. (ROCHA,2003)

23

O concreto compactado com rolo (CCR) é a solução à base de cimento que melhor se

aplica a esse tipo de obra, seja para abastecimento, energia ou outro uso do reservatório.

2.5.7 SANEAMENTO E DRENAGEM

Normalizados pela ABNT, os tubos de concreto para águas pluviais, esgoto sanitário e

efluentes industriais existem há mais de 100 anos e ainda são a melhor solução nessa

área.

São regidos pela NBR 8890. Esta Norma fixa os requisitos exigíveis para fabricação e

aceitação de tubos de concreto e respectivos acessórios, segundo as suas classes e

dimensões, destinados a condução de águas pluviais, esgoto sanitário e efluentes

industriais. Podem ser produzidos tubos de classes de resistências superiores às

especificadas nesta Norma. (NBR 8890, 2007)

2.5.8 PAVIMENTO INTERTRAVADO

Os blocos intertravados se tornaram referência paisagística em muitas cidades

brasileiras. O sistema aplica-se também em portos, aeroclubes e áreas de cargas.

Os pavimentos intertravados são compostos por peças pré-moldadas de concreto e

constituem uma brilhante e eficaz solução para uso em ruas, calçadas, calçadões e

praças, sendo largamente difundida no Brasil – tanto na construção como na

reconstrução e reabilitação desse tipo de instalação urbana. Terminais de carga em

portos, aeroclubes e estradas vicinais também constituem locais recomendados a essa

tecnologia. (COIMBRA, 2006)

24

2.6. PRODUÇÃO DE CIMENTO

Embora seja um dos mais antigos materiais de construção, o processo de produção do

cimento é uma combinação de fórmulas tradicionais e alta tecnologia em equipamentos.

Desde a extração de calcário até a entrega do produto final, as fábricas de cimento

contam com etapas específicas no processo produtivo do cimento.

Figura 2: Fluxo básico da produção do cimento

Fonte: ABCP, 2002

Na Figura 2 está ilustrado o fluxo básico de produção de uma fábrica de cimento com as

suas diversas etapas detalhadas neste item.

25

2.6.1. EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS

A matéria-prima é constituída por uma mistura, em proporções bem determinadas, de

calcário, marga e argila, à qual se adicionam, por vezes, materiais de correção, tais

como areia e minério de ferro.

A exploração de pedreiras é feita normalmente a céu aberto, seja em bancos ou andares,

seja em secções verticais a toda a altura da jazida do minério.

O arranque da pedra pode ser mecânico ou com explosivos, sendo neste caso necessário

abrir furos onde é introduzida a carga explosiva. (BASILIO, 1983)

2.6.2.PREPARAÇÃO, TRANSPORTE, ARMAZENAGEM E PRÉ-

HOMOGENEIZAÇÃO.

O material, após extração, apresenta-se em blocos com dimensões que podem ir até

cerca de 1m3; é então necessário reduzir o seu tamanho a uma granulometria adequada

para posterior utilização nas fases seguintes do fabrico, operação que é feita em

britadores.

Numa fábrica de cimento é necessário prever uma armazenagem de grandes quantidades

de matérias-primas, a fim de evitar perdas de produção e garantir trabalho em regime

contínuo. Essa armazenagem pode ser combinada com uma função de pré-

homogeneização. (MILANEZ,2009)

2.6.3 OBTENÇÃO DE CRU

As matérias-primas selecionadas são depois dosificadas, tendo em consideração a

qualidade do produto a obter (clínquer), operação que é controlada através de

26

computadores de processo. Definida a proporção das matérias-primas, elas são

retomadas dos locais de armazenagem e transportadas para moinhos onde se produz o

chamado "cru", isto é, uma mistura finamente moída, em proporções bem definidas, do

conjunto das matérias-primas.

Nessa moagem são normalmente utilizados moinhos tubulares, de duas câmaras, com

corpos moentes (bolas metálicas de diversos diâmetros), ou moinhos verticais de mós.

Em qualquer dos casos, é necessário secar as matérias-primas; para a economia do

processo, aproveita-se, com frequência, o calor contido nos gases de escape dos fornos,

que simultaneamente fazem o transporte do cru do moinho ao silo de armazenagem.

(MILANEZ,2009)

2.6.4 O FORNO E A COZEDURA

O cru é depois cozido em fornos de tipo e dimensão que variam com a tecnologia de

cada fabricante. São constituídos por um tubo "rotativo", montado segundo uma

inclinação que pode ir de 2,5 a 5% e com uma velocidade de rotação entre 1,5 e 2,5

r.p.m., atingindo comprimentos de 85m. Interiormente são revestidos de material

refratário que confere proteção ao" tubo" e reduz as perdas térmicas. Para que se

desenvolva o processo de cozedura, ou clinquerização, é necessário atingir uma

temperatura de cerca de 1450°C. Obtém-se esta temperatura pela combustão de carvão

pulverizado, "pet-coke", fuelóleo, gás natural ou outros combustíveis secundários. O

processo de cozedura começa a partir do momento em que o cru é extraído dos silos de

armazenagem e introduzido no sistema de pré-aquecimento, onde circula em

contracorrente com os gases de escape resultantes da queima do combustível. O

transporte do material através do forno faz-se pelo movimento de rotação e pelo seu

grau de inclinação. (BASILIO, 1983)

Às reações químicas que se desenvolvem durante o processo dá-se o nome de

"clinquerização" e ao produto formado chama-se "clínquer". A partir dos 1450°C, em

que a formação do clínquer deve ser completa, começa o processo de arrefecimento,

27

primeiro com o encaminhamento da massa para a entrada dos arrefecedores e depois

através destes. Os tipos de arrefecedores mais comuns são os satélites, de grelha e de

tambor rotativo. Para facilitar o arrefecimento, é introduzido ar em contracorrente com o

clínquer, aproveitando-se este ar aquecido para a queima de combustível.

O forno é sempre complementado por um sistema de arrefecimento do produto

fabricado, porquanto:

- a evacuação e o transporte do clínquer incandescente são, na prática,

impossíveis;

- o arrefecimento rápido melhora a qualidade do clínquer;

- a recuperação do calor transportado pelo clínquer melhora o rendimento térmico

do processo.

Os transportadores de clínquer, que têm de ser resistentes à temperatura de saída do

forno (cerca de 200°C), conduzem-no para silos ou armazéns horizontais.

2.6.5 MOAGEM DE CLÍNQUER E ARMAZENAGEM DE CIMENTO

O cimento resulta da moagem fina de vários componentes, sendo o componente

maioritário o clínquer, juntando-se gesso e aditivos (cinzas volantes, escórias de alto

forno, folhas de calcário, etc.).

Nessa moagem podem utilizar-se moinhos verticais ou, mais comummente, moinhos

tubulares, com uma, duas ou três câmaras, funcionando em circuito aberto ou circuito

fechado. Quando em circuito fechado, utilizam-se "separadores" para rejeitar as

partículas mais grossas, que retornam ao circuito de moagem. Mais recentemente, com

o objetivo de conseguir poupanças energéticas, têm-se utilizado sistemas de

esmagamento prévio do clínquer ("roller-press"). (MILANEZ,2009)

28

Os materiais são moídos em proporções bem definidas, de acordo com o plano de

qualidade e de modo a satisfazer as normas e especificações em vigor. O cimento

produzido é normalmente transportado por via pneumática ou mecânica e armazenado

em silos ou armazéns horizontais.

2.6.6 EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO

O cimento produzido pode ainda seguir para uma máquina de ensacagem, sendo

depositado em palets ou constituindo pacotões plastificados. O cimento expedido na

forma de granel é transferido diretamente do silo onde está armazenado para caminhões-

cisterna, cisternas para transporte ferroviário ou para navios de transporte de cimento.

(BASILIO, 1983)

A escolha do modo de embalagem e distribuição (via rodoviária, ferroviária ou

marítima) é, para cada caso, uma opção crítica, onde se joga a competitividade das

empresas.

29

3. A INDÚSTRIA CIMENTEIRA

3.1 NO MUNDO

A indústria de cimento está distribuída por quase todos os países do mundo, com

atuação marcante tanto de empresas locais como de grandes grupos internacionais

integrados e com desempenho global. A indústria sistematicamente implanta novas

unidades modernas e integradas, com investimentos situando-se entorno de US$ 150

milhões/toneladas de cimento e dois a três anos para início de operação. (ROCHA,

2010)

A produção mundial de cimento é significativa, da ordem de 1,6 bilhão de toneladas,

destacando-se a crescente produção da China, de cerca de 600 milhões de toneladas,

com participação de 36%. A produção brasileira está próxima de 40 milhões de

toneladas, situando-se entre as 10 maiores do mundo.

De acordo com o estudo realizado em diversas empresas do setor, cabe considerar que o

custo de transporte é item relevante no preço final, uma vez que o cimento possui um

baixo valor unitário da tonelada de cimento. Por esse motivo, a produção é dispersa em

praticamente em todos os países, o que também pode ser explicado pela dispersão da

matéria-prima. Entretanto, cumpre analisar aspectos como proximidade ao centro

consumidor em contrapartida a ganhos de escala, que reduzem custos e permitem atingir

mercados mais distantes. (SANTOS, 2011)

O comércio internacional de cimento, apesar de bastante restrito, vem apresentando

crescimento. Alguns produtores exportam regularmente e outros aproveitam variações

ocasionais e diferenciais de preços.

Essa tendência decorre principalmente da crescente atuação dos grandes grupos

internacionais, que vêm desenvolvendo sistemas de transporte a longa distância com

30

menor custo, como a Lafarge, que possui frotas de navios, o Holcim, que mantém uma

empresa de transporte marítimo, e o Cemex, que é o maior grupo exportador mundial.

(SANTOS, 2011)

Outra estratégia das grandes multinacionais dessa indústria tem sido a diversificação

geográfica, tendo em vista que, além da escala, o mais importante é a atuação através de

grupos cada vez mais fortes. Empresas independentes com produção inferior a 20

milhões de toneladas deverão ser gradativamente absorvidas por grupos de maior porte.

Nas vantagens, incluem-se o alívio das crescentes barreiras protecionistas nas

importações, a busca de mercados mais lucrativos e a diversificação de riscos. A

atuação em distintos países restringe na empresa os impactos das crises econômicas, que

geram reflexos na construção civil num determinado país, com queda localizada na

demanda do cimento.

Conforme dados recolhidos na SNIC no estudo realizado de 1990 a 1996, produção

mundial de cimento (Tabela 4) no período 1990/96, cresceu 28,4% enquanto a brasileira

cresceu 34,1%. Em 1995 e 1996, o crescimento da produção brasileira superou os

índices de crescimento de produção da China, país que detém o título de maior produtor

mundial de cimento. No ranking de países produtores, observamos que a China continua

mantendo destacada liderança. O Brasil que em 1994 ocupava o décimo terceiro lugar,

passa para o sétimo lugar no ranking dos principais países produtores mundiais de

cimento em 1996. (ROCHA, 2010)

31

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Total Mundial 1.156,8 1.169,6 1.243,0 1.301,4 1.375,8 1.428,0 1.484,9

Ásia 516,4 565,1 658,8 738,9 808,3 865 925,3

Europa (sem CEI) 273,5 255,1 253,8 241,0 250,2 252,7 249,8

América 166,6 164,3 167,1 173,8 187 183,4 196,9

África 55,1 55,8 55,9 58,0 57,2 60,9 63,1

CEI 137,3 122,4 100 84,0 64,9 57,4 49,7

Oceania 7,9 6,8 7,3 7,5 8,1 806,0

Principais Produtores

1. China 209,7 243,6 308,2 360,0 405,0 445,6 490,0

2. Japão 84,5 86,4 90,8 88,7 91,6 96,4 99,6

3. Estados

Unidos 71,3 66,8 70,2 73,9 78,4 75,5 80,6

4. Índia 47,3 53,6 53,7 55,8 61,5 69,6 75,6

5. Coréia do Sul 33,6 38,3 42,7 46,8 51,6 57,8 58,2

6. Turquia 25,4 27,4 30,2 32,7 31,9 34,7 37,2

7. Brasil 25,8 27,5 23,9 24,8 25,2 28,3 34,6

8. Itália 40,9 40,8 41,4 34,8 33,2 34 33,8

9. Alemanha 34,9 31,1 33,2 32,5 36,1 33,3 31,5

10. Espanha 28,7 28,0 25,0 23,9 26,7 28,5 27,8

11. México 23,8 25,1 26,9 27,6 29,8 24,2 27,7

12. Indonésia 15,8 16,5 18,6 18,9 21,9 23,3 25,1

13. França 27,0 25,8 22,6 20,5 21,1 20,7 19,5

14. CEI 137,3 122,4 100,0 50,0 37,2

15. Tailândia 18,0 18,8 22,4 26,4 31,1 35,8

16. Formosa 18,4 19,3 21,4 23,9 23,4 22,8

Tabela 4: Produção mundial de cimento

Fonte: Sindicato Nacional da Indústria de Cimento (SNIC).

Em 1995, o continente asiático manteve sua liderança como maior produtor e

consumidor mundial de cimento, participando com mais de 60% da produção mundial

de cimento (Tabela 5).

32

ÁSIA EUROPA CEI AMÉRICA ÁFRICA OCEANIA TOTAL

Produção 865.021 252.728 57.384 183.361 60.903 8.590 1.427.987

Consumo 861.022 228.305 57.184 183.810 64.863 9.629 1.404.813

Diferença 3.999 24.423 200 -449 -3.960 -1039 23.174

Tabela 5: Produção de cimento por continentes

Fonte: SNIC

O grupo Holderbank (atual Holcim), com sede na Suíça, ocupa o primeiro lugar entre

os maiores grupos internacionais produtores de cimento. Com a produção de 62 milhões

de toneladas de cimento/ano, esse grupo obteve em 1995 cerca de US$ 6,65 bilhões em

vendas. A política empresarial do grupo é orientada para a constante busca de

oportunidades em diversos mercados via construção de novas fábricas e/ou aquisição de

fábricas existentes. A retração dos mercados europeus, somada à redução de gastos dos

governos locais, nos últimos anos, estimulou a ampliação de investimentos europeus em

diversos países em desenvolvimento, entre os quais o Brasil.

O grupo Lafarge é o segundo maior nesse segmento industrial. Com capacidade

produtiva igual a 39,86 milhões de t (1995) e vendas de US$ 5,92 bilhões, esse grupo, a

exemplo de seu maior concorrente internacional, também possui política de

investimentos e aquisições de ativos nos diversos mercados. Os grandes grupos

internacionais não se restringem à produção exclusiva de cimento, mas investem na

agregação de valor ao cimento (Tabela 6).

33

GRUPO ORIGEM

VENDAS

(bilhões U$)

Holderbank Suíça 6.64

Lafarge França 5.91

Heidelberger Alemanha 3.86

Italcementi Itália 3.20

Cemex México 3.14

Blue Circle Industries Inglaterra 2.72

Ciments Français França 2.39

CBR Bélgica 1.58

Votorantim Brasil 1.53

Dyckerhoff Luxemburgo 1.34

Tabela 6: Vendas dos principais grupos do mundo em 1996

Fontes: BNDES e International Cement Review.

Na tabela 7 serão apresentado os dados retirados do site global cement, com os

principais grupos do mundo, com sua capacidade produtiva e o número de fábricas que

possuem.

34

Rank Company/Group Country

Capacity

(Mt/yr)

No. of

plants

1 Lafarge France 225 166

2 Holcim Switzerland 217 149

3 CNBM China 200 69

4 Anhui Conch China 180 34

5 HeidelbergCement Germany 118 71

6 Jidong China 100 100

7 Cemex Mexico 96 61

8 China Resources China 89 16

9 Sinoma China 87 24

10 Shanshui China 84 13

11 Italcementi Italy 74 55

12 Taiwan Cement Taiwan 70 -

13 Votorantim* Brazil 57 37

14 CRH** Ireland 56 11

15 UltraTech India 53 12

16 Huaxin China 52 51

17 Buzzi Italy 45 39

18 Eurocement Russia 40 16

19 Tianrui China 35 11

20 Jaypee*** India 34 16

Tabela 7: Maiores produtores mundiais

Fonte: The Economist, 2013

No mundo, a indústria cimenteira é a que apresenta o maior volume de produção,

ocorrendo praticamente em todos os países e contando com inúmeras empresas

produtoras com atuação regional. Nos últimos 20 anos surgiram alguns grupos

cimenteiros com atuação multinacional, intensificando primeiramente suas atividades

pela Europa e posteriormente estendendo-as para a América do Norte e mais

recentemente para a Ásia e a América Latina. Esses grupos fortaleceram-se ao longo

dos anos formando um poderoso império, produzindo cimento, concreto e inúmeros

35

outros produtos voltados para a construção civil, além de, em alguns casos, estender

suas atividades para o comércio e a distribuição ao consumidor final. (ROCHA, 2010)

Nota-se que nos últimos anos uma rápida ascensão da China como um grande produtor

de cimento e onde não ocorre a presença de grandes grupos multinacionais,

respondendo por cerca de 36% da produção mundial. (ROCHA, 2010)

De acordo com a tabela acima, temos os principais produtores de cimento mundial e o

número de fábricas que possui.

Nos itens 3.1.1 a 3.1.5 é feita uma abordagem dos quatro principais grupos produtores

de cimento no mundo. Deixaram de serem considerados os grupos produtores de

cimento da China por se tratar de um mercado muito restrito, que embora possua uma

grande produção, não está inserido no mercado global. É feita ainda uma abordagem a

fusão das maiores produtoras de cimentos mundiais, a Lafarge e Holcim,

transformando-se na maior empresa de material de construção do mundo.

3.1.1 LAFARGE

Com sede na França e fundada em 1833, a empresa é líder mundial em materiais de

construção, com presença em 62 países e 64 mil empregados. O Grupo Lafarge

registrou vendas de 15,2 bilhões de euros em 2013. Com posições de destaque em suas

linhas de Cimento, Concretos e Agregados, a Lafarge contribui para a construção de

cidades em todo o mundo com soluções inovadoras para torná-las mais acessíveis, mais

compactas, mais duráveis, mais bonitas e melhor conectadas. Com seu centro de

pesquisa em materiais de construção pioneiro no mundo, a Lafarge coloca a inovação no

centro das suas prioridades, trabalhando para a construção sustentável e criatividade

arquitetônica. (SNIC,201)

36

3.1.2 HOLCIM

Holcim é uma empresa multinacional de origem suíça, estando hoje entre os maiores

produtoras de cimento e de concreto.

A Holcim é uma empresa multinacional que emprega 86,710 (2008)1 pessoas, com

unidades de produção em mais de 70 países. Presente nos mercados de todos os

continentes, a Holcim está mais distribuída em termos globais do que qualquer outro

grupo de materiais de construção.

Os principais negócios da Holcim incluem a fabricação e distribuição de cimento, bem

como a produção, processamento e distribuição de agregados

como brita, cascalho, areia, concreto e asfalto. A empresa também oferece consultoria,

pesquisa, comercialização, engenharia e outros serviços. (Site oficial da Holcim, 2014)

3.1.3 HEIDELBERGCEMENT

A Heidelberg Cement é líder global no mercado de agregados e uma das grandes

participantes no mercado de cimento e concreto, fazendo com que seja uma das mais

importantes no mercado de materiais de construção. Tem cerca de 50 mil funcionários e

uma área de atuação de 40 países. (site oficial da Heidelbercement)

3.1.4 CEMEX

A CEMEX é uma empresa mexicana fundada em Monterrey no estado de Nuevo León,

onde a sede permanece até hoje. Foi criada no ano de 1906, quando contava com uma

produção de 20.000 toneladas, o que permitia abastecer a demanda da república.

37

Com o passar dos anos foi adquirindo novas companhias e assim aumentando sua

produção até chegar aos atuais 97 milhões de toneladas ao ano de cimento, atuando em

4 continentes e 66 fábricas espalhadas nesses 50 países.

Um terço de suas operações se encontra no México e tem uma forte presença nos

Estados Unidos e Espanha. Em 2005 a CEMEX compra a maior cimenteira na

Inglaterra, duplicando sua operação. Em 1999 suas ações começam a ser cotadas na

bolsa de Nova Iorque. (Site oficial da Cemex, 2014)

3.1.5 LAFARGE-HOLCIM

As duas maiores fabricantes de cimento do mundo, a francesa Lafarge e a suíça Holcim,

chegaram a um acordo de fusão no dia 5 de abril de 2014, que vai criar a maior empresa

do setor, avaliada em US$ 55 bilhões, e com vendas combinadas de mais de US$ 40

bilhões por ano.

As duas empresas já haviam anunciado que estavam em fase adiantada de negociações,

e que a ideia da fusão se baseava na possibilidade de obtenção de sinergias, redução de

despesas e dívidas, além de capacitá-las a enfrentar custos crescentes de energia e

demanda mais fraca, desde o início da crise global em 2008.

A fusão, porém, ainda precisa passar pelo crivo dos órgãos reguladores, e essa não deve

ser uma aprovação fácil, isso porque, segundo analistas, a nova gigante do cimento teria

posição dominante na Europa e nos Estados Unidos, o que pode ser um empecilho para

a livre concorrência. Tanto a Holcim quanto a Lafarge têm sobreposição em países

como França, Alemanha, Espanha, República Tcheca, Romênia e Sérvia, de acordo com

Elizabeth Collins, analista da Morningstar. Os analistas também têm apontado Canadá e

Brasil como outros mercados onde a nova empresa teria posição dominante.

38

Os órgãos reguladores provavelmente vão exigir de ambas a venda de algumas fábricas

e de alguns pontos de distribuição antes de aprovarem a fusão. Em 2013, a união da

Lafarge com a Tarmac, empresa do Reino Unido da Anglo American, só recebeu sinal

verde das autoridades de defesa da concorrência depois que ambas concordaram em

vender um número significativo de ativos.

A Holcim e a rival mexicana Cemex também anunciaram, em agosto do ano passado, a

troca de alguns ativos e a combinação de outros na Europa. Reguladores antitruste da

União Europeia estão investigando aspectos do negócio e se ele vai reduzir a

concorrência e resultar em preços mais altos para os consumidores.

O plano de fusão vem depois de Lafarge e Holcim assumirem dívidas crescentes na

última década, devido aos esforços para se expandirem em mercados emergentes, onde

a rápida urbanização tem alimentado a demanda por materiais de construção. O estouro

da bolha imobiliária nos EUA e a crise que se seguiu nos países europeus, porém,

acabaram por agravar esse quadro. A Lafarge tem hoje cerca de 65 mil trabalhadores em

64 países, e a Holcim, 71 mil em 70. (SNIC, 2012)

3.2 A INDÚSTRIA DE CIMENTO NO BRASIL

A indústria de cimento é considerada uma atividade de capital intensivo devido ao

grande investimento necessário para implantação de uma unidade. Estima-se que,

atualmente, para plantas de grande porte, os investimentos se situem na faixa de US$

150,00/tonelada/ano de clínquer/cimento, englobando equipamentos e construções, não

sendo computados terrenos, jazidas de calcário e capital operacional. No total o

investimento abrange valores entre US$ 180,00 a US$ 200,00/t/ano de cimento.

(SANTOS, 2012)

O setor de cimento é uma indústria de escala de produção elevada que varia de um a 1,5

milhões de toneladas por ano. Este tipo de indústria é organizada em um mercado com

39

características de oligopólio, onde um pequeno grupo de grandes empresas opera em

todas as regiões do Brasil. O mercado é regionalizado e distribuído por todo o território

brasileiro, apresentando preços diferenciados nas regiões mais distantes, devido ao custo

de transporte.

A capacidade de produção da indústria depende do fortalecimento do mercado interno,

com o incremento da construção civil, obras de infraestrutura de grande porte,

construções habitacionais, entre outras atividades. Há alguns anos atrás, Brasil

apresentava baixo consumo de cimento como reflexo do nível de renda dos

consumidores, que precisava se elevar com políticas industriais que gerassem empregos

no intuito de aumentar o poder aquisitivo dos mesmos.

Em meio a essa situação, foram muitos os investimentos feitos no mercado de trabalho e

formalização, além de políticas governamentais que possibilitaram o crescimento da

indústria no território brasileiro. Com isso, podemos perceber a importância do cimento

no desenvolvimento da infraestrutura econômica e social do Brasil. A indústria de

cimento conta com o continuo apoio do BNDES através da concessão de créditos

específicos aos investidores mantendo assim o desenvolvimento nacional.

40

Figura 3: Produção de cimento no Brasil

Fonte SNIC, 2013

Adicionalmente, o setor conta com o apoio da Caixa Econômica Federal no

financiamento habitacional, objetivando reduzir o déficit habitacional, uma importante

ferramenta para ativar a demanda por material de construção em geral. (PLONSKY,

1991)

Para manter o crescimento constante da indústria, deve-se incrementar o grau de

automação dos processos produtivos, aumentando os investimentos em tecnologia de

controle ambiental e em pesquisa para o desenvolvimento do produto. Outro fator que

deve ser levado em consideração se refere ao aumento da capacidade produtiva, onde a

indústria necessita manter um patamar mínimo de eficiência. Quanto maior a

capacidade produtiva dos fornos, em decorrência da existência de economias de escala,

menores os custos de produção e, consequentemente, maior a eficiência e a

competitividade do produtor.

A figura 3, retirada do site oficial da SNIC apresenta a produção de cimento no Brasil

por região.

No Brasil, ainda é possível encontrar um número razoável de empresas produtoras de

cimento, de diferentes tamanhos, algo bem diferente de outros países que dependem da

41

produção de um número reduzido de multinacionais. Sem dúvida, a maior presença de

concorrentes está ligada às proporções continentais do país que possibilita a

concorrência e o destaque de algumas empresas no âmbito regional.

Portanto, o mercado brasileiro de cimento, em razão da concentração das fábricas em

determinada área e da proximidade em relação aos centros consumidores, é subdividido

em vários mercados e a concorrência se altera em cada região. Atualmente, estão em

funcionamento no país cerca de 65 estabelecimentos industriais, sob controle de

quatorze grupos. (PLONSKY, 1991)

Figura 4: Localização das fábricas de cimento no Brasil

Fonte: SNIC, 2013

A figura 4 apresenta a localização de todas as fábricas de cimento no Brasil. A

configuração das fábricas permite inferir que algumas empresas podem destacar-se em

regiões específicas. O grupo João Santos, de origem nacional, tem domínio no Norte e

Nordeste. O grupo Votorantim, também de origem nacional, se destaca nas Regiões Sul

42

e Nordeste e no Estado de São Paulo. O grupo Lafarge, de origem francesa, se destaca

nos Estados do Rio de Janeiro e de Minas Gerais. Os demais concorrentes, Camargo

Corrêa, Holcim, Cimpor, Ciplan, Itambé, também se destacam, porém não a ponto de se

tornarem os maiores controladores dos mercados regionais. Apesar da competição

regional entre os concorrentes, é necessário destacar a constituição de oligopólio com

apenas um grupo - Votorantim – que detém mais de 40% do mercado. Esse grupo atua

em todas as regiões do país. (SANTOS, 2012)

A diversificação geográfica dos mercados constitui-se numa estratégia de utilizar os

diversos fatores de produção existentes, envolvendo o acesso a mercados cuja cadeia de

valor do produto seja integrada, acesso à capitais e juros baixos, o acesso a mercados

de rápido crescimento econômico.

Como mencionado anteriormente, a indústria de cimento no Brasil apresenta um total de

65 fábricas, pertencentes a 10 grupos industriais nacionais e estrangeiros, atuando no

mercado com 32 empresas. Dos dez grandes grupos em operação no mercado brasileiro,

oito deles concentram por volta de 86,5% do total da produção e dos despachos do

produto. (SNIC,2013)

Os cinco principais grupos nacionais responsáveis pela produção de cimento no Brasil

são: Votorantim, João Santos, Camargo Correia, Ciplan, Itambé. Os três principais

estrangeiros são: Cimpor, Holcim e Lafarge. Segundo o Sindicato Nacional da Indústria

de Cimento – SNIC, cerca de 95% das instalações de uma fábrica de cimento são

produzidas em território nacional por filiais dos grandes grupos industriais líderes desse

setor. A capacidade instalada do país é de 62 milhões de toneladas. O mercado nacional

é regionalizado em todo o país, sendo distribuído por 21 estados e o Distrito Federal.

43

Figura 5: Parcela de mercado

Fonte: BNDES-Setor cimenteiro, 2013

Figura 6: Grupos nacionais e estrangeiros

Fonte: BNDES-Setor cimenteiro,2013

As figuras 4 e 5, retiradas de fontes de estudos realizados pelo BNDES durante o ano de

2013. A figura 4 representa a parcela de mercado que cada empresa possui. Já na figura

5 são representadas as parcelas de mercado de grupos estrangeiros e nacionais.

41,70%

14%

8% 3%

2%

11%

9% 6%

Parcela de Mercado

Votorantim

João Santos

Camargo Correa

Ciplan

Itambé

Cimpor

Holcim

Lafarge

65%

23%

12%

Grupos Nacionais e Estrangeiros

Grupos Nacionais

Grupos Estrangeiros

Outros Grupos

44

O Grupo Votorantim possui 34 fábricas instaladas em território nacional, operando no

mercado através da Holding Votorantim Cimentos, comercializando cinco marcas

(Poty, Aratu, Itaú, Tocantins e Votoran). Cada uma dessas marcas são direcionadas a

determinadas regiões, por exemplo, a Poty é direcionada mais ao Nordeste, Itaú e

Tocantins comercializadas no Centro-Oeste e a Votoran direcionada aos mercados do

Sul e Sudeste. (SNIC, 2013)

O Grupo João Santos possui dez fábricas e com a marca Nassau atua nas regiões do

Nordeste, onde tem o maior mercado, seguido da região Norte e Sudeste. O Grupo

Camargo Correa possui __ fábricas instaladas no território nacional, operando no

mercado através da Camargo Correa Cimento, que participa do mercado brasileiro com

a marca Cauê, atua no Sudeste com cinco fábricas e uma fábrica em Mato Grosso do

Sul.

Por fim aos grupos nacionais temos o Grupo Ciplan que é uma empresa familiar de

capital nacional atuando no Distrito Federal nas unidades de negocio de cimento,

agregados, argamassa e concreto. O Grupo Itambé, com a menor participação no

mercado, é uma das principais cimenteiras do sul do Brasil, dois terços de suas ações

pertencem a famílias paranaenses enquanto que o restante pertence a Silcar, do Grupo

Votorantim. O Grupo Cimpor - presente em diversos países, com sede em Portugal,

ocupa a terceira posição no mercado brasileiro e é o principal grupo estrangeiro no país.

A empresa Cimpor Cimentos do Brasil, uma subsidiária da Cimpor, opera em vários

segmentos como mineração, comercialização e distribuição de clinquer, cimento,

concreto e argamassas. A Cimpor possui 16 unidades industriais no Brasil e 40 no

mundo. (SNIC,2013). O Grupo Holcim dispõe de cinco fábricas instaladas, operando no

mercado através da Holcim Brasil AS, subsidiaria do Grupo Holcim de origem Suíça.

Suas fábricas estão distribuídas nos estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito

Santo e São Paulo.

Por fim, o Grupo Lafarge, de origem francesa, atua no mercado brasileiro nos seguintes

estados: Rio de Janeiro, Minas Gerais, São Paulo e Pernambuco, praticando atividades

nos setores de cimento, concreto e agregados. A Lafarge dispõe de oito unidades fabris.

45

3.3 CUSTOS E PREÇOS

A concorrência dá-se pelo preço, sendo que neste sentido, o aspecto custo de transporte

e localização é de maior relevância. (MILANEZ,2009) As indústrias que possuem

maior raio de ação em relação ao mercado consumidor apresentam vantagens

competitivas, considerando-se ainda o fato do cimento ser material perecível, perdendo

suas propriedades em cerca de 90 dias, e que necessita ser estocado e transportado em

condições restritas de umidade.

3.3.1 CUSTOS

O custo de um produto é o gasto econômico que representa a fabricação desse produto

ou a prestação de um serviço. (WEIL,1990) O preço de venda é calculado a partir desse

custo de produção somado ao lucro que se almeja. O custo de um produto é composto

pelo preço da matéria-prima, o preço da mão de obra direta utilizada na produção, o

preço da mão de obra indireta representada pelos funcionários que realizam a parte

administrativa da empresa e custo de amortização dos equipamentos envolvidos como

terreno, localização física entre outros. O custo de produção do cimento apresenta

variações dependendo principalmente da capacidade de produção da unidade industrial

e do tipo de cimento fabricado. As empresas que produzem cimento com adições de

escória de alto forno ou com adições de cinzas pozolânicas apresentam menores custos.

(ROCHA,2010). A capacidade de produção, determinada pelos principais

equipamentos, forno e moinhos, também influencia nos custos. Unidades de menor

porte tendem a apresentar rendimentos inferiores em termos de consumo de

combustíveis e de energia elétrica, além de apresentarem uma relação investimento/t do

produto mais elevada.

46

Tabela 8: Custos variáveis e Fixos da produção de cimento

Fonte: Lafarge, 2014

A tabela 8 com dados recolhidos de uma empresa estrangeira com grande participação

no mercado brasileiro, apresenta uma estimativa de custos para uma fábrica de cimento

comum com capacidade de 1,2 milhões t/ano operando a 85% da capacidade (1.0

milhão toneladas por ano).

Entre os custos variáveis, o combustível (geralmente óleo) e a energia elétrica são os

mais importantes, representando respectivamente cerca de 36% e 21% e atingindo,

portanto 57% dos custos variáveis. Considerando-se uma rentabilidade de 15% a.a.

sobre um investimento de US$ 180 milhões, uma fábrica para produzir 1,0 milhão t/ano

de cimento, com custos estimados como no quadro acima, deve ter uma geração líquida

de US$ 27 milhões/ano. Esta geração é obtida com um preço da ordem de US$ 68,00/t

de cimento. Com preço de US$ 60,00/t a rentabilidade do investimento reduz-se para

cerca de 12% a.a. (SNIC, 2013)

Os custos de produção da indústria variam de acordo com a vida útil da fábrica, tipo de

processo, capacidade, dentre outros. Esses custos variam de US$ 27,50/t para uma

fábrica de porte grande, a US$ 50/t para fábricas antigas que utilizam o processo úmido.

Os elementos do custo são supervisão e mão de obra, matéria prima adquirida,

combustível, eletricidade, peças e manutenção, impostos, e outros custos. Os custos de

recuperação do capital investido para uma fábrica moderna de baixo custo operacional

47

adicionam US$ 15/t aos custos operacionais. Quando os custos corporativos de

“overhead” e custos de vendas são incluídos, a indústria apresenta margens muito

apertadas, em relação aos preços recentes. Os custos de produção podem ser

classificados como fixos ou variáveis. As fábricas modernas exigem um número

significativamente menor de pessoas para operarem e manter as instalações, portanto os

custos de mão de obra e administração são essencialmente fixos.

Matérias primas, combustível, eletricidade, peças e manutenção, e custos diversos são

essencialmente variáveis, apesar de que alguns têm uma parcela pequena de custos

fixos. Impostos prediais e territoriais, seguros, e o custo de recuperação do capital

investido, são custos fixos. A maioria dos fornos queima carvão, mas o coque de

petróleo é substituído quando a relação de preço é favorável.

3.3.2 PREÇOS

O mercado de cimento é caracterizado por diversos tipos de produto, sendo classificado

de acordo com sua composição ou segundo sua resistência à compressão. Os tipos

disponíveis no mercado são: cimento Portland comum (CP-I), cimento Portland comum

com adição (CP I –S), cimento Portland composto com escória (CP II-E), cimento

Portland composto com pozolana (CP II-Z), de alto forno (CP III), pozolánico (CP IV),

de alta resistência inicial (CP V-ARI), resistente a sulfatos (RS). (MODRO, 2009)

Nos últimos seis anos os preços médios aumentaram 16,6%, sendo que em 2008 o preço

manteve-se estável em relação ao ano anterior. A distância da fábrica até o consumidor

faz com que os custos de transporte influenciem na composição final do preço do

cimento. O preço nas regiões importadoras de cimento é, portanto, mais elevado,

situando-se acima do praticado nas regiões que dispõem de oferta adequada à sua

demanda. (REVISTA VALOR ECONÔMICO, 2014)

48

Com a crise mundial em 2008 e reflexo na economia brasileira em 2009, o governo

brasileiro tomou algumas medidas para incentivar o consumo de alguns setores,

inclusive o da construção civil. Segundo dado da FGV, alguns materiais de construção

foram beneficiados com redução do IPI, destacando o cimento como principal produto

deste setor, que teve a alíquota reduzida de 4% para zero, influindo na redução do custo

médio em 4,5%. (REVISTA VALOR ECONÔMICO, 2014)

Na tabela 9 está representada a evolução dos preços do cimento Portland no decorrer

dos anos a partir do ano 2000. Os dados foram retirados da SNIC.

Figura 7: Média de preço do cimento Portland no Brasil

Fonte: SNIC, 2014

49

3.4. TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO

O tempo necessário para a implantação de um projeto de uma fábrica de cimento é de

três a cinco anos. As despesas com combustíveis e energia elétrica representam mais da

metade na formação do custo direto de produção em uma fabrica de cimento.

Atualmente, a escala mínima nas unidades industriais é de um milhão de toneladas por

ano de capacidade instalada, com investimento que varia de 200 a 300 milhões de

dólares.

A tecnologia para a produção de cimento, que é amplamente difundida no mundo,

apresenta uma evolução bastante lenta, não se verificando alterações relevantes no

processo nas últimas duas décadas. A indústria de equipamentos tem sido a geradora de

progressos técnicos, visto que a tecnologia está incorporada aos equipamentos

produzidos por grandes empresas de engenharia e bens de capital. Os fornecedores de

máquinas e equipamentos operam em nível mundial, não mantendo contrato de

exclusividade com as cimenteiras.

Nos últimos anos, os principais avanços tecnológicos do processo produtivo tem-se

concentrado nas áreas de automação industrial e controle de processo, visando a

redução do consumo de energia elétrica e de combustíveis, além de melhorias

ambientais. Os avanços tecnológicos na produção de cimento contribuíram também para

o desenvolvimento do conceito de alto desempenho, propiciando maior beleza na

construção e melhor aproveitamento do espaço. (SOUSA, 1998)

3.5 MATÉRIA-PRIMA

O principal insumo utilizado na indústria do cimento é o calcário, abundante em todo o

território nacional. A proporção de produção é de uma tonelada de cimento para 1,4

toneladas de calcário. Outros insumos importantes são a argila e o calcário. No Brasil as

50

reservas de calcário (rochas calcárias) estão localizadas em 23 Estados e no Distrito

Federal.

O principal combustível utilizado na indústria do cimento é o coque, importado do

petróleo, utilizado para funcionamento da maioria dos fornos de cimento. O consumo

médio de energia térmica e elétrica na indústria do cimento brasileira encontra-se,

respectivamente, em aproximadamente 825 Kcal por kg de clínquer e 93 kWh por

tonelada de cimento. (TAYLOR, 1964).

Na tabela 9, são listadas as principais matérias primas utilizadas na produção do

cimento:

Tabela 9: Matérias primas utilizadas na produção.

Fonte: NEVILLE, 1997

Vale ressaltar que para cada tipo de cimento, são adicionados determinados tipos de

aditivos e/ou subprodutos. Para tanto, dependendo de qual tipo de cimento se deseja

produzir, outras matérias primas serão necessárias e/ou utilizadas em maior quantidade.

São os seguintes tipos de cimento existentes.

Óxidos Designação Representação % Ponderal

Principais CaO Óxido de cálcio C 60 a 68%

SiO2 Dióxido de silício S 17 a 25%

AI2O3 Óxido de alumínio A 2 a 9%

Fe3O3 Óxido de ferro (III) F 0,5 a 6%

MgO Óxido de magnésio M 0,1 a 4%

SO3 Trióxido de enxofre S 0,1 a 4%

Na2O N 1 a 3%

K2O K 0,5 a 1,5%

Álcalis

MATÉRIAS-PRIMAS

Secu

ndár

ios

51

3.6 IMPACTO AMBIENTAL DO SETOR

A indústria de cimento apresenta elevado potencial poluidor. Em todas as etapas do

processo – moagem e homogeneização das matérias-primas; clinquerização no forno

rotativo e resfriamento do clínquer; moagem do clínquer, adições e produção de

cimento; ensacamento e expedição do produto; e pontos de transferência de materiais –

há fontes do poluição.

Os níveis e as características das emissões dos poluentes dependem das características

tecnológicas e operacionais do processo industrial, em especial, dos fornos rotativos de

clínquer, da composição química e mineralógica das matérias-primas, e da composição

química dos combustíveis empregados; da marcha operacional dos fornos de clínquer; e

da eficiência dos sistemas de controle de emissão de poluentes instalados. Os poluentes

primários emitidos no processo de fabricação de cimento são: material particulado,

dióxido de carbono, óxidos e enxofre e óxidos de nitrogênio. Segundo o órgão

ambiental norte-americano, as plantas de fabricação de cimento estão entre as maiores

fontes de emissão de poluentes atmosféricos perigosos, dos quais se destacam as

dioxinas e furanos; os metais tóxicos como mercúrio, chumbo, cádmio, arsênio,

antimônio e cromo; os produtos de combustão incompleta e os ácidos halogenados

(SACHS, 1995).

Os metais pesados contidos nas matérias-primas e combustíveis, mesmo em

concentrações muito pequenas, devido a sua volatilidade e ao comportamento físico-

químico de seus compostos, podem ser emitidos na forma de particulado ou de vapor

através das chaminés das fábricas (ASTM, 2008). Para o controle da poluição gerada

nas plantas de fabricação de cimento foram estabelecidos padrões de emissão para

material particulado, metais pesados, cloretos, monóxido de carbono, dioxinas e

furanos. De forma geral, o material particulado proveniente dos fornos, moinhos e

resfriador de clínquer é direcionado para chaminés e retido em coletores com ciclone,

filtros de manga e precipitadores eletrostáticos. As medidas de controle para a redução

da emissão de poeiras fugitivas nas áreas de mineração e na área industrial são o

abatimento dos particulados por aspersão de água e o enclausuramento das áreas de

52

estocagem e beneficiamento de materiais, com a instalação de sistemas exaustores e de

filtros coletores de pós, além da pavimentação e da varrição das vias de circulação de

veículos. Na maioria das plantas de clinquerização, entretanto, não são instalados

equipamentos para o controle da emissão de gases de combustão, vapores de sais

metálicos ou outras substâncias perigosas originadas no processo de clinquerização.

3.6.1 SOBRE OS RISCOS DA FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Consideram-se como principais critérios para avaliação do risco associado a um

processo produtivo, os tipos e os volumes das substâncias e materiais manipulados,

produzidos e em uso; as rotas de exposição a esses materiais e a população e os

ecossistemas expostos (MILANEZ, 2009). Nesse contexto, ao sistema constituído pelo

sítio de fabricação de cimento e pelo território onde ele está inserido e, no qual, a

maioria das vezes, divide o uso e a ocupação do solo com núcleos populacionais muito

próximos, estão associados riscos.

Devido às características do processo tecnológico e às propriedades físico-químicas e

toxicológicas das matérias-primas e insumos empregados na fabricação do cimento, do

clínquer e do próprio cimento, as plantas cimenteiras apresentam riscos para a saúde dos

trabalhadores, para a saúde pública e para o meio ambiente, associados, principalmente,

à exposição ao material pulverulento que permeia toda a cadeia de produção e às

emissões de substâncias poluentes, que ocorrem de forma continuada, e mesmo em

concentrações reduzidas, caracterizam o risco crônico.

É fonte de risco, portanto, todo o circuito do processo de fabricação de cimento: a

mineração e o beneficiamento do calcário; a homogeneização e moagem das matérias-

primas; a fabricação do clínquer; a moagem, ensacamento e expedição do cimento.

Nesta rota há emissão de material particulado, constituído pelas matérias-primas,

clínquer e cimento; de vapores de sais metálicos e de gases formados no processo de

combustão; além das emissões fugitivas geradas em vários pontos da planta industrial.

A disseminação do risco continua com o uso final do cimento.

53

De forma sintética, podemos associar os riscos às seguintes etapas da cadeia de

fabricação e uso do cimento:

1º - Geração, manipulação, embalagem e transporte do resíduo, da fonte geradora até

a porta

2º - Da fábrica de cimento ou para a unidade de preparação de blends;

3º - Preparação dos resíduos e blends;

4º - Fabricação e despacho do cimento;

5º - Utilização do cimento.

Na etapa de geração e transporte do resíduo da fonte geradora até a entrada do material

no forno, há riscos de acidentes com vazamento ou derramamento de materiais

perigosos; há riscos de emissão de substâncias voláteis, quando presentes na massa do

resíduo, ou de poeiras geradas nas eventuais operações de pré-tratamento (moagem e

mistura). Se o resíduo é inflamável, há risco de incêndio e explosão, com formação de

nuvens de poluentes atmosféricos perigosos Santi; Sevá, 1999). Os cenários das

consequências prováveis serão contaminação do solo e das águas, poluição do ar, danos

à fauna e à flora, intoxicação de trabalhadores e de populações vizinhas das plantas

industriais e dos locais de acidentes envolvendo o transporte (rodoviário ou ferroviário)

do resíduo, perda de equipamentos e materiais.

Nesta etapa, há participação direta de trabalhadores na realização das atividades, do que

concluímos que as pessoas envolvidas estão na indústria geradora do resíduo, são

motoristas ou seus ajudantes, ou estão nas plantas cimenteiras; e todos estão sujeitos aos

riscos de contaminação pela exposição às substâncias perigosas do resíduo, seus vapores

e particulados, e às substâncias formadas nos eventuais cenários de acidentes, e,

portanto, ao desenvolvimento de doenças ocupacionais.

Se durante o transporte ocorrer algum acidente, o risco de contaminação por exposição

aos resíduos ou aos poluentes gerados em reações não controladas se estende aos

policiais rodoviários, aos bombeiros, aos policiais militares, aos agentes da defesa civil

54

e dos órgãos ambientais, e aos técnicos das empresas que prestam serviços de socorro

que estão no local do acidente, aos cabineiros de pedágios e à população que, por

ventura, esteja assentada próxima à rodovia. A contaminação ambiental também é

possível.

A etapa de preparação dos resíduos e blends agrega novos riscos à cadeia de produção

de cimento: a manipulação, moagem, peneiramento, mistura e o transporte de grandes

quantidades de resíduos perigosos e de blends; a emissão de material particulado –

constituído do substrato e do resíduo em processamento – e de substâncias voláteis para

o ambiente de trabalho e para a atmosfera; a geração de efluentes líquidos – constituídos

das águas de lavagem de pisos e das águas contaminadas com resíduos; e as embalagens

de resíduos descartadas. Somam-se aos riscos de exposição aos materiais perigosos, os

riscos de acidentes devido ao derramamento de material, incêndios e explosões.

Os empregados das fábricas de cimento – quando o resíduo é destinado diretamente ao

forno de clínquer – e das unidades de preparação de blends que trabalham nas áreas de

recebimento, estocagem, processamento e transferência de resíduos estão sujeitos à

exposição crônica aos vapores orgânicos, poeiras inaláveis, fluoretos, compostos de

metais pesados, mercúrio na forma de particulado e a outras tantas substâncias químicas

perigosas que podem ser exaladas ou emitidas durante a manipulação dos materiais,

uma vez que os sistemas operacionais são abertos (Dantas, 2000); e também estão

sujeitas aos riscos de acidentes com vazamento e derramamento e aos incêndios nos

tanques de resíduos líquidos ou com sólidos inflamáveis, que podem causar lesões

corporais graves, além de danos ao meio ambiente, às instalações e à população

(MILANEZ, 2009).

Na etapa de fabricação do cimento destaca-se o movimento dos componentes perigosos

dos resíduos no sistema de produção de clínquer, caracterizado pelas extensas e

complexas reações químicas que ocorrem dentro do forno rotativo, onde substâncias

tóxicas também são introduzidas pelas matérias-primas que, além do carbonato de

cálcio e dos óxidos de silício, alumínio e ferro, contêm ainda pequenas concentrações de

uma série de outros minerais secundários como haletos, sulfetos, álcalis e metais

55

pesados. Os compostos formados no processo de fabricação de clínquer podem ser

emitidos para a atmosfera juntamente com o material particulado e com os gases de

combustão, ou serem incorporados ao clínquer. Na primeira situação, provocam

alterações no ambiente próximo à fábrica e impactos negativos na saúde da população,

devido à sua toxicidade e aos seus efeitos cumulativos e insidiosos, levando as pessoas

expostas ao adoecimento .

Durante a operação de moagem do clínquer para obtenção do cimento, ocorre emissão

de material particulado, promovendo a exposição dos empregados ao pó de cimento,

cujos efeitos toxicológicos e alterações graves que causam à saúde são bem conhecidos:

enfermidades do aparelho respiratório, da pele e mais os transtornos à visão –

conjuntivite, queimadura nas córneas –, além de gastrite, dermatites e bronquites

crônicas associadas a enfisema (SACHS, 1995).

Das substâncias orgânicas poluentes possíveis de serem geradas no processo de

fabricação de cimento, acetaldeído, benzeno, formaldeído, hexaclorobenzeno, naftaleno,

dioxinas e furanos e os metais pesados arsênio, cádmio, chumbo e níquel são

reconhecidos pela Organização Mundial de Saúde como carcinogênicos. Muitos dos

poluentes são teratogênicos e suspeitos de provocarem danos aos sistemas

cardiovascular, respiratório, endócrino, gastrointestinal, renal, reprodutor, imunológico

e neurológico dos seres humanos (ASTM,2008)

O emprego do cimento na construção civil e na fabricação de pré-moldados é a etapa

final do sistema analisado. Na construção civil, em grandes obras ou nas reformas

domiciliares, estão em atividade os pedreiros, os mestres de obras, os ajudantes que, por

ficarem em contato com o cimento por longos períodos, normalmente em condições de

trabalho precarizadas, estão expostos aos riscos de contaminação com o produto que

incorporou materiais tóxicos, e sujeitos, por isso, aos mesmos agravos à saúde que

acometem os trabalhadores das áreas de moagem e ensacamento de cimento, devido à

inalação de poeiras e ao contato dérmico com o cimento durante a preparação da massa

de concreto e na sua aplicação.

56

As estatísticas socioeconômicas mostram que o maior consumo de cimento se dá no

mercado varejista, por meio do pequeno consumidor. São milhões de pessoas,

potencializando os riscos de contaminação pelo uso do cimento que incorporou

materiais tóxicos.

Outra fonte de riscos está associada à manipulação e à utilização do cimento em outras

instalações industriais, tal como as fábricas de pré-moldados. O cimento é um produto

cáustico, higroscópico e, portanto, perigoso. As rotas de exposição ao cimento incluem

a via dérmica, responsável pelo desenvolvimento de dermatites alérgicas, que são a

maior causa de afastamento do trabalho dos operários da construção civil, além da via

oral – com desenvolvimento de câncer de estômago – e da via respiratória.

A poluição também atinge os chamados compartimentos ambientais água, ar e solo, o

que contribui para a exposição da população em geral aos poluentes e ao agravo da

saúde humana de forma indireta, como, por exemplo, por meio da cadeia alimentar.

Apesar dos cenários de risco possíveis, há uma escassez de estudos sobre a

contaminação ambiental das áreas que perpassam os limites das plantas cimenteiras e

suas consequências para as pessoas – processo de adoecimento e morte – que estão

envolvidas em toda a cadeia de produção de cimento com emprego de resíduos

industriais e sobre a determinação dos múltiplos riscos associados aos resíduos

industriais perigosos, dos componentes que lhes conferem periculosidade, e da

contaminação química, atualmente em curso, causada pelo descontrole das atividades de

manuseio, transporte e co-incineração nos fornos das fábricas de cimento desses

materiais.

Ou seja, as questões que se colocam na avaliação deste processo produtivo devem

estender-se para além dos processos relacionados ao planejamento ambiental

(gerenciamento de resíduos) ou ao planejamento energético (quando a análise se dá no

âmbito da matriz energética), como tem sido abordado. Elas devem, obrigatoriamente,

tratar de riscos e da contaminação por substâncias tóxicas presente na massa de

57

resíduos, nas emissões atmosféricas das plantas cimenteiras e no próprio cimento, e da

disseminação dos riscos, pois, como demonstramos, a fábrica de cimento com co-

incineração de resíduos expande o alcance dos riscos, formando inúmeros cenários de

exposição dos componentes perigosos que se movimentam de um ponto a outro da

cadeia de produção e uso do cimento, com grande potencial de agravo à saúde dos

trabalhadores e da população e de comprometimento da qualidade ambiental.

A indústria de cimento é responsável por aproximadamente 3% das emissões mundiais

de gases de efeito estufa e por aproximadamente 5% das emissões de CO2 (CSI, 2002).

A Figura 6 mostra que a queima de combustíveis fósseis contabiliza cerca de 54%, o

desmatamento por queimadas 9% e outros emissores de gases de efeito estufa 14,8%.

Nas emissões específicas da indústria do cimento, aproximadamente 50% referem-se ao

processo produtivo, cerca de 5% ao transporte, 5% ao uso da eletricidade e os outros

40% ao processo de clinquerização (WBCSD, 2002).

A Figura 8 mostra a distribuição mundial do potencial de emissões anual de CO2 pela

indústria de cimento nos anos 1990. Sem dúvida, o maior potencial de emissões está na

Ásia, China, Japão e Índia. No Brasil, o potencial de emissão é considerado mediano.

Figura 8: Distribuição mundial do potencial de emissões de CO2 pela indústria de

cimento

Fonte: SCORECARD, 2003

58

3.6.2.QUESTÃO ENERGÉTICA

Quando se considera as emissões de combustíveis fósseis relativas ao uso energético no

setor, percebe-se que estas cresceram 53,7% de 1990 a 2005, conforme apresentado na

Tabela 11. (SNIC, 2012).

Fonte: MCT- 2° inventário Nacional do GEE, 2007

Tabela10: Emissões de CO2 do consumo de combustíveis na produção de clínquer

na indústria de cimento

Para o setor de cimentos, a aceitação de vários tipos de combustíveis pelos fornos

permite oportunidades custo-eficientes de redução de emissões e gera maior necessidade

de mensurar o consumo e emissões dos combustíveis queimados. No Balanço

Energético Nacional, contudo, não há uma segregação quanto a diferentes tipos de

biomassa ou resíduos utilizados (coprocessamento) (SNIC, 2012). Por essa questão, a

análise realizada nessa nota pode não captar da melhor maneira os eventuais efeitos de

redução de intensidade carbônica de energia térmica gerados pelo uso crescente de

combustíveis alternativos no setor de cimentos.

59

A Figura 9 permite observar a evolução do uso de combustíveis na indústria brasileira

do cimento em decorrência das diferentes conjunturas de abastecimento ao longo de sua

existência.

Figura 9: Participação dos tipos de combustíveis na matriz energética do setor

Além do Balanço Energético Nacional, o Cement Sustainable Initiative (CSI), que

apresenta taxa de utilização de biomassa e resíduos discriminados dentro da matriz de

combustíveis do setor, foi utilizado como fonte de dados (Figura 8). Porém, esses dados

também apresentam limitações, pois abrangem somente as empresas participantes do

CSI1.

Dessa forma, os dados do BEN são preferidos por serem de fonte oficial, terem

abrangência maior e estarem alinhados com o planejamento energético do País.

Resíduos Fosséis e mistos Biomassa Combustível Fóssil Total

% % % %

Brazil 1990 - 5,55 94,5 100

- 2000 2,36 6,25 91,4 100

- 2005 7,88 12,3 79,8 100

- 2006 10,5 12 77,4 100

- 2007 11,1 11,4 77,4 100

- 2008 9,18 11,8 79 100

- 2009 8,21 9,19 82,6 100

- 2010 7,82 11,4 80,7 100

Fonte: CSI, 2011

Região Ano

60

Figura 10: Taxa de utilização de combustíveis fósseis, resíduos fósseis e biomassa

Fonte: CSI, 2011

Resumidamente, quatro períodos se destacam na história do cimento e,

consequentemente, na escolha de combustível utilizado durante esses períodos. Da sua

implantação até 1975, a indústria consumiu exclusivamente óleo combustível leve,

importado ou produzido no País.

Porém, as crises do petróleo ocorridas nessa década geraram um risco de

desabastecimento do produto e, assim, provocaram uma abrupta elevação no preço

desse combustível. (SNIC, 2012)

O setor passou então a utilizar outros energéticos complementarmente ao óleo

combustível e, em 1979, o governo federal conclamou a indústria do cimento a uma

mudança em sua matriz energética, substituindo o óleo combustível leve por carvão

mineral e vegetal, de origem nacional. Nesse sentido, foi assinado um acordo –

chamado Protocolo do Carvão – no qual o governo federal garantia o abastecimento e o

61

preço do carvão mineral em níveis inferiores ao preço do óleo combustível, em calorias

equivalentes, como forma de ressarcir os elevados investimentos necessários à

utilização desses novos energéticos. Intensificou-se então o uso desses energéticos e da

biomassa, assim alcançando em 1985 uma taxa de substituição ao óleo combustível de

96%. (SNIC, 2012) O êxito no programa de substituição energética gerou na indústria

petrolífera brasileira um grande excedente de óleo combustível, que passou a ser, em

parte, exportado. O governo federal, então, através da Petrobras, ofereceu à indústria do

cimento a garantia do abastecimento de um novo elenco de óleos com alta viscosidade a

preços significativamente competitivos. O uso desses combustíveis foi incrementado no

setor até a metade dos anos 1990. (SNIC, 2012)

A partir de 1997, a Petrobras apresentou dificuldades na garantia de abastecimento

desses óleos ultraviscosos. Ao mesmo tempo, por Portaria do extinto DNC de 1997, foi

dispensada a exigência de anuência prévia para a importação de derivados de petróleo

pela indústria brasileira. Com isso, o setor cimenteiro passou a importar e a consumir o

coque verde de petróleo, em função da combinação da garantia de seu abastecimento,

em decorrência da existência de grande oferta desse produto principalmente no Golfo do

México, bem como pelos baixos níveis de seus preços. Nesse período também se

consolidou o uso do coprocessamento, principalmente a partir dos anos 2000. (SNIC,

2012). Para o cálculo de emissões por consumo de energia elétrica, cujos dados foram

retirados do BEN 2011, supôs-se que a totalidade do consumo de energia elétrica

utilizada no setor de cimento fosse comprada do Sistema Interligado Nacional (SIN). O

período analisado para emissões dessa categoria está compreendido entre 2006 e 2010,

por conta da falta de fatores de emissão para o SIN para anos anteriores a 2006 (Tabela

12).

Tabela 11: Emissões de energia elétrica período 2006-2010

62

3.8. CIMENTO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção civil, por

conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. O Setor da Construção

Civil é formado pelo conjunto das empresas legalmente constituídas, pelas empresas

informais e unidades autônomas de produção. A indústria de construção abrange

variados segmentos de atividades, tais como: construção de edifícios, obras de

infraestrutura e serviços especializados para construção. (RIBEIRO, 2002)

O crescimento econômico deste setor oscilou bastante nas ultimas duas décadas, mas a

partir de 2005 passou a sustentar taxas significativas de crescimento do produto.

Nas figuras 10 e 11 será apresentada a participação do cimento nos índices de custos da

construção e nos índices de preços da FGV. Através desse estudo podemos ver o grau

de impacto que os preços do cimento têm nos respectivos índices.

63

Figura 11: Participação do cimento nos índice nacional do custo da construção

Fonte: FGV, 2012

Figura 12: Participação do cimento nos índice de preço da FGV

Fonte: FGV, 2012

Esse crescimento pode ser dividido em dois períodos, o primeiro abrange os anos de

2003 até 2006, o segundo refere-se aos anos compreendidos entre 2006 e 2009. A

primeira fase possibilitou crescimento devido a mudanças institucionais no setor, a

segunda fase de crescimento foi garantida pela consolidação das mudanças

institucionais já mencionadas acrescidas da criação de programas como o PAC

(Programa de Aceleração do Crescimento) e o Programa “Minha Casa Minha vida”

64

(MCMV) que deram um horizonte de maior previsibilidade aos investimentos e

permitiram às empresas, resultados mais expressivos. (SNIC,2012)

A construção civil é uma atividade econômica de longo prazo, representada por um

ciclo de investimentos com duração entre 24 a 36 meses. Isso quer dizer que os efeitos

sucedidos na macroeconomia serão sentidos com certo atraso. O cimento tem uma

grande importância na economia do país, mas uma baixa participação no custo da

construção civil.

A indústria do cimento alcançou um recorde de produção em 1999 depois passou por

quedas na produção nos anos seguintes. A produção brasileira voltou a crescer nos

últimos anos, indicando um crescimento de 23,9%. Diversos fatores contribuíram para

este aumento de produção, como o aumento do consumo das construtoras,

especialmente da indústria de construção imobiliária, aumento da oferta do crédito

imobiliário e queda nas taxas de juros, capitalização das construtoras e incorporadoras

que abriram o capital, aumento da renda e massa salarial no País, como reflexo dos

indicadores positivos da economia brasileira, destacando os estímulos dos investimentos

em diversos setores, por fim merece destaque o tipo de consumo denominado

“formiga”, caracterizado por obras feitas pelos próprios, aumento das obras em

infraestrutura, com a implantação do PAC. (SNIC,2010)

A figura 13 estabelece uma relação do consumo de energia no país e a economia

brasileira.

65

Figura 13: Consumo de cimento x economia

Fonte: FGV, 2011

66

4. CIMENTAÇÃO PARA POÇO DE PETRÓLEO

4.1 INTRODUÇÃO

Nesse trabalho o estudo de caso a ser abordado será o cimento para perfuração de poços

de petróleo, o cimento Classe G ou CPP (Cimento para poços petrolíferos).

O tema foi escolhido por se tratar de um tipo de cimento foco de muita atenção no

Brasil ultimamente pelo grande desenvolvimento na área petrolífera no país.

Atualmente a Petrobras é responsável por 90% de todo consumo desse tipo de cimento.

Sendo a principal consumidora, a empresa tem um controle muito rigoroso na produção

local, sendo realizado atualmente apenas pela Holcim dentro do Brasil em Cantagalo. A

Lafarge está desenvolvendo o produto também em sua fábrica de Cantagalo, estando o

produto sob fase de testes.

4.2 CONCEITUAÇÃO

O CPP constitui um tipo de cimento Portland de aplicação bastante específica, qual seja

a cimentação de poços petrolíferos. O consumo desse tipo de cimento é pouco

expressivo quando comparado ao de outros tipos de cimentos normalizados no País. O

cimento para poços petrolíferos (CPP) é regulamentado pela NBR 9831 e na sua

composição não se observam outros componentes além do clínquer e do gesso para

retardar o tempo de pega. No processo de fabricação do cimento para poços petrolífero

são tomadas precauções para garantir que o produto conserve as propriedades reológicas

(plasticidade) necessárias nas condições de pressão e temperatura elevadas presentes a

grandes profundidades, durante a aplicação nos poços petrolíferos. O CPP pode ser

identificado como sendo um cimento classe G (CPP-G).

67

4.3 CONTEXTO

A cimentação de poços de petróleo consiste de uma etapa crítica durante a fase de

perfuração de um poço, pois problemas durante a operação de bombeio da pasta e um

preenchimento incompleto do espaço anular, entre o revestimento e a parede do poço,

podem causar a perda do poço.

As propriedades requeridas das pastas de cimento utilizadas nas operações de

cimentação dependem das características do poço. A utilização de aditivos nas pastas,

tais como estendedores, aceleradores ou retardadores de pega, dispersantes, adensantes,

entre outros, tem como objetivo adequar as propriedades da pasta às condições do poço,

tais como, profundidade, temperatura, pressão, tipo de formação, operações futuras no

poço, entre outras. (FIORI,2010)

Na tecnologia de pastas de cimento de compacidade otimizada, as propriedades da pasta

são influenciadas fortemente pelos materiais sólidos presentes na formulação. Nessa

tecnologia, que teve origem na área de construção civil, a quantidade de sólidos é

maximizada por meio da seleção de materiais em função da distribuição granulométrica

e em função da proporção relativa de cada material na formulação.

Pastas de cimento e concretos formulados com essa tecnologia apresentam propriedades

superiores em relação às propriedades de pastas e concretos convencionais, tais como,

maior resistência mecânica, menor permeabilidade e maior durabilidade. Para pastas de

cimento de baixo valor de massa específica, denominadas pastas leves, o benefício desta

tecnologia é ainda maior, pois pastas leves convencionais apresentam baixíssimas

resistências mecânicas e químicas, devido à alta razão água/cimento.

O Brasil nas últimas décadas teve um enorme avanço na exploração do petróleo e o

desenvolvimento do Cimento para Poços de Petróleo tornou-se uma necessidade.

Empresas começaram a desenvolver o cimento para aproveitar o mercado.

68

4.4 PETRÓLEO NO BRASIL

A história da indústria petrolífera do Brasil se confunde com a criação da Petrobras, em

1953, empresa que alavancou a exploração deste recurso natural que se tornaria um dos

termômetros da política internacional. Antes de se tornar a potência que é hoje, foi

preciso houvesse um aumento da capacitação de recursos humanos, injeção de capital,

crises internacionais e a criação de políticas que organizaram e priorizaram o petróleo

para o desenvolvimento do país. (FIORI,2003)

Em função do desenvolvimento industrial e da construção de rodovias que interligavam

as principais cidades brasileiras, o consumo de combustíveis fósseis aumenta

grandemente na década de 50. No período, a produção nacional era de apenas 2.700

barris por dia, enquanto o consumo totalizava 170 mil barris diários, quase todos

importados na forma de derivados (combustível já refinado). Esses dados foram

publicados por Celso Fernando Lucchesi, no número 33 da Revista do Instituto de

Estudos Avançados, da USP. A partir da década de 1950, então, a nova empresa

intensificou as atividades exploratórias e procurou formar e especializar seu corpo

técnico, para atender às exigências da nascente indústria brasileira de petróleo.

Até 1968, os técnicos vindos de outros países foram, gradativamente, sendo substituídos

por técnicos brasileiros, que eram enviados ao exterior para se especializarem. Os

esforços eram concentrados na região da Amazônia e do Recôncavo. Quinze anos após

a criação da Petrobras, as áreas de exploração se expandiram para a acumulação de

Jequiá, na bacia de Sergipe-Alagoas, em 1957 e Carmópolis (SE), em 1963. Em 1968, a

área de exploração atingiu Guaricema (SE), o primeiro poço offshore (no mar) e Campo

de São Matheus (ES), em 1969. Essas descobertas contrariaram os resultados de um

relatório divulgado em 1961, pelo geólogo norte-americano Walter Link, contratado

pela Petrobras, que concluiu a inexistência de grandes acumulações petrolíferas nas

bacias sedimentares brasileiras. Mas Guaricema, fruto de investimentos em dados

sísmicos e sondas marítimas, injetou novos ânimos nas perspectivas de um Brasil

autossuficiente, que passaria a redirecionar suas pesquisas agora para o mar. Ao final de

1968, a indústria brasileira produzia mais de 160 mil barris por dia.

69

Em meio à crise mundial, o Brasil descobre o campo marítimo de Ubarana, na bacia de

Potiguar (ES) e o campo de Garoupa, na Bacia de Campos (RJ), em 1974, que marcaria

o início de uma segunda fase dentro da Petrobras, aquela em que a empresa se

diferenciaria pela exploração do petróleo em águas profundas e ultraprofundas. Em

função da bacia de Campos, a produção petrolífera brasileira chega aos 182 mil barris

ao dia, sendo reconhecida até os dias atuais como a mais produtiva bacia do país e uma

das maiores produtoras de petróleo de águas profundas do mundo. Os primeiros tratados

de risco são assinados em 1975, quando o país abre as portas para a entrada de

multinacionais para explorarem petróleo com a promessa de trazerem um aporte

financeiro que fosse significativo para o país. Apesar das empresas estrangeiras terem o

direito de atuar em 86,4% das bacias sedimentares (associadas à presença de jazidas de

petróleo) do país, deixando apenas o restante nas mãos da Petrobras, os contratos não

produziram e nem trouxeram o capital que prometeram.

A Lei do Petróleo, de 1997, inicia uma nova fase na indústria petrolífera brasileira.

Entre as mudanças está a criação da Agência Nacional do Petróleo (ANP), que

substituiu a Petrobras nas responsabilidades de ser o órgão executor do gerenciamento

do petróleo no país, e na nova tentativa de internacionalização do petróleo no Brasil.

Esta Lei permitiu a formação de parcerias com empresas interessadas em participar do

processo de abertura do setor, numa tentativa de trazer novos investimentos para o país.

Figura 14: Plataforma de Petróleo Tubarão Azul. Fonte: Petrobras 2011

70

4.5 PRÉ-SAL

O termo pré-sal refere-se a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de

grande parte do litoral brasileiro, com potencial para a geração e acúmulo de petróleo.

Convencionou-se chamar de pré-sal porque forma um intervalo de rochas que se estende

por baixo de uma extensa camada de sal, que em certas áreas da costa atinge espessuras

de até 2.000m. O termo pré é utilizado porque, ao longo do tempo, essas rochas foram

sendo depositadas antes da camada de sal. A profundidade total dessas rochas, que é a

distância entre a superfície do mar e os reservatórios de petróleo abaixo da camada de

sal, pode chegar a mais de 7 mil metros. (PETROBRAS, 2014)

As maiores descobertas de petróleo, no Brasil, foram feitas recentemente pela Petrobras

na camada pré-sal localizada entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, onde

se encontrou grandes volumes de óleo leve. Na Bacia de Santos, por exemplo, o óleo já

identificado no pré-sal tem uma densidade de 28,5º API, baixa acidez e baixo teor de

enxofre. São características de um petróleo de alta qualidade e maior valor de mercado.

Os primeiros resultados apontam para volumes muito expressivos. Para se ter uma ideia,

só a acumulação de Tupi, na Bacia de Santos, tem volumes recuperáveis estimados

entre 5 e 8 bilhões de barris de óleo equivalente (óleo mais gás). Já o poço de Guará,

também na Bacia de Santos, tem volumes de 1,1 a 2 bilhões de barris de petróleo leve e

gás natural, com densidade em torno de 30º API.

Esse grande mercado estimulou as empresas de cimento a investirem no cimento para

perfuração de poços de petróleo. A figura 14é a representação das camadas a serem

perfuradas até chegar ao petróleo. Essa perfuração é inviável sem o cimento Classe G,

que será mais detalhada nos itens seguintes.

71

Figura 15: Camada de pré-sal

Fonte: PETROBRAS, 2009

4.6 CIMENTAÇÃO DE POÇOS

O primeiro poço de petróleo foi perfurado nos Estados Unidos – Pensilvânia- no ano de

1859. Ele foi explorado a uma região de pequena profundidade (21m), ao contrário das

escavações de hoje, que ultrapassam os 6000m. Na época, descobriu-se que a destilação

do petróleo, resultava em produtos que substituíam o querosene que era obtido a partir

do carvão e óleo de baleia que era utilizado para iluminação. Esses fatos marcaram o

início da exploração de petróleo. Até o fim do século passado a atividade de perfuração

de poço se multiplicou e novas tecnologias foram desenvolvidas, começando a ser

desenvolvido o processo rotativo de perfuração de poços cada vez mais profundos.

Hoje, centenas de novos poços são explorados e novos compostos são produzidos. Com

isso, o petróleo passou a ser imprenscidivel às facilidades e comodidades da vida

moderna (MICHAUX, 1986).

72

Os poços podem ser perfurados de três maneiras diferentes: de maneira vertical,

horizontal e horizontal como na figura 16.

Figura 16: Tipos de perfuração de poço

Fonte: THOMAS, 2011

O poço é perfurado na vertical quando a zona a ser atingida é de fácil acesso, podendo

ser instalada a sonda acima do reservatório explorado. A perfuração direcional é

indicada quando é preciso desviar a trajetória de um poço vertical, para atingir objetivos

que não se encontram diretamente abaixo de sua locação na superfície ou quando o poço

a ser perfurado na vertical apresenta alguma zona de instabilidade e/ou algum problema

de perfuração. A perfuração de poços horizontais só se viabilizou após o surgimento de

motores steerable (MWD), brocas apropriadas e o melhor conhecimento da mecânica de

perfuração. A perfuração com essa trajetória é indicada quando a formação possui uma

permebiabilidade baixa, precisa-se aumentar a área exposta ao fluxo de hidrocarbonetos

ou apresentar reservatórios fraturados. (API RP 10B,, 1997). A escolha é feita de acordo

com o estudo do local a ser perfurado e dependerá do tipo de formação, tipo de

reservatório, dos poços já presentes na região e das condições financeiras da empresa

exploradora.

73

A perfuração de um poço é realizada em diversas fases (independente de sua trajetória),

caracterizada pelos diferentes diâmetros das brocas, dos revestimentos, das zonas a

serem perfuradas e da profundidade final prevista. A primeira parte perfurada do poço

apresenta maior diâmetro e menor profundidade, é revestida com o revestimento

condutor, que tem a finalidade de sustentar sedimentos superficiais não consolidados.

Pode ser assentado por cravação, por jateamento (no mar) ou por cimentação em poço

perfurado. Em sequência desce o revestimento da superfície, que tem como finalidade

proteger os horizontes superficiais de água e prevenir desmonoramento de formações

inconsolidadas. Em seguida, após a cimentação do revestimento de superfície e a

perfuração de uma nova fase, desce o revestimento intermediário, que tem como

finalidade proteger os horizontes superficiais de água e prevenir desmonoramento de

formações inconsolidadas. Em seguida, após a cimentação do revestimento de superfície

e a perfuração de uma nova fase, desce o revestimento intermediário, que tem como

finalidade isolar e proteger zonas de alta ou baixa pressão, zonas de perda de circulação,

formações desmoronáveis e formações portadoras de fluidos corrosivos. Por último,

após a perfuração de uma nova fase, desce o revestimento de produção que tem a

finalidade de permitir a produção do poço. As fases de perfuração e seus revestimentos

estão apresentadas na figura 14. (THOMAS, 2001)

Figura 17: Tipos de revestimento para poços de petróleo

Fonte: Thomas, 2011

74

A cada etapa de perfuração e descida do revestimento é realizada a operação de

cimentação para fixar e isolar o revestimento da formação. No entanto, as

especificidades de cada poço e a dinâmica de exploração do petróleo condicionam os

processos de cimentação. Assim, a cimentação inicial de um poço não é exatamente

semelhante a uma correção posterior, pois as condições de injeção da pasta são

diferentes. Em função disto, a indústria de petróleo classifica a cimentação em dois

tipos gerais: a cimentação primária e a cimentação secundária. (MICHAUX, 1986).

4.6.1 CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA

Consiste na cimentação principal de cada coluna de revestimento logo após sua descida

do poço. Após a perfuração do poço e a descida da coluna de revestimento, o espaço

anular entre a tubulação de revestimento e as paredes do poço é preenchido com

cimento, de modo a fixar a tubulação e evitar que haja migração de fluidos entre as

diversas zonas permeáveis atravessadas pelo poço, por detrás do revestimento. (ISO

10.426-2,2003)

O processo de cimentação é de grande importância para a construção de qualquer poço

de petróleo, pois uma cimentação mal elaborada reduz o ciclo de vida do poço e implica

em custos adicionais (YOUNG, 1998). O processo está representado na figura 15.

75

Figura 18: Processo de cimentação primária

Fonte: Nelson, 1990

A sequência operacional de uma cimentação típica apresenta as seguintes operações:

1. Montagem das linhas de cimentação;

2. Circulação do fluido para condicionamento do poço, juntamente com a

preparação do colchão e lavagem;

3. Bombeio do colchão de lavagem

4. Teste de pressão das linhas de cimentação, testadas até uma pressão superior à

máxima pressão prevista durante a operação;

5. Lançamento do tampão de fundo;

6. Mistura da primeira pasta mais leve;

7. Mistura da segunda pasta, de maior densidade e maior resistência à compressão

que cobre de 100 m a 150 m da extremidade inferior da coluna;

8. Lançamento do tampão de topo;

9. Deslocamento do fluido de perfuração;

76

10. Pressurização do revestimento para teste de vedação do tampão de topo;

11. Preenchimento do espaço anular e espera depega do cimento.

12. Após a pega do cimento, é descida a coluna com bronca para cortar as partes

internas e acessórios e acondicionar o revestimento. Se houver prosseguimento

de perfuração, corta-se também o cimento residual entre o colar e a sapata.

4.6.2 CIMENTAÇÃO SECUNDÁRIA

Esta etapa destina-se a corrigir falhas corrigidas na cimentação primária e/ou a

realização de todas as operações de correção que são realizadas no poço depois de

ocorrer a cimentação primária. A correção de falhas ocorridas na primeira fase é muito

importante pois o prosseguimento das operações sem o devido isolamento hidráulico

entre as formações permeáveis, pode resultar em danos ao poço, custos adicionais

futuros e falhas na produção. Para avaliar a necessidade de uma intervenção e correção

de possíveis falhas do poço, é realizada uma perfilagem sônica que permite a construção

de perfis ultrassônicos indicando quais são os trechos que estão com deficiência de

cimentação.

As operações secundárias são classificadas como: recimentação, compressão do cimento

ou squeeze, tamponamento e reparo de vazamento no revestimento.

a) Recimentação

É a técnica a ser utilizada quando os perfis sônicos indicam revestimento livre onde o

revestimento hidráulico está sendo exigido. A ausência de cimento em determinados

trechos pode ser decorrência de entupimento do anular, por carreamento de detritos

durante a cimentação primária ou falta de deslocamento da pasta. O processo consiste

no canhoneio do revestimento na parte superior e inferior do local afetado, circulação de

colchão espaçador e pasta de cimento entre os pontos previamente perfurados, de forma

similar a uma cimentação primária. Instala-se um “packer” no interior do revestimento

para permitir a pressurização necessária para que a pasta penetre nos pontos

77

canhoneados e preencha os espaços existentes entre o revestimento e a formação. A

figura 19 demonstra o processo.

Figura 19: Processo de cimentação do poço de petróleo

Fonte: Departamento de Conservação da Califórnia, 2013

b) Compensação de cimento

A operação de squeeze é muito comum, consistindo na injeção forçada de cimento sob

pressão, visando corrigir falhas na cimentação primária, tamponar canhoneados em

zonas produtoras e reparar vazamentos no revestimento. Na superfície, o registro de

uma carta de pressão permite o acompanhamento da operação. O processo encontra-se

na figura 17

78

Figura 20: Processo de compressão de cimento ou squeeze

Fonte: Departamento de Conservação da Califórnia, 2013

c) Tamponamento

Essa etapa consiste no bombeamento da pasta para cobrir um determinado trecho do

poço. A operação procede em isolar com “packer” o local a ser tamponado e pressurizar

a pasta de cimento, demonstrado na figura 18 a e 18 b.

Figura 21: Tampão de cimento;

Fonte: (a) Lima (2004), (b) Costa (2004)

79

d) Reparo de vazamento no revestimento

Vazamentos no revestimento podem ocorrer devido à correção, colapso da formação,

fissuras, desgaste ou falhas nas conexões dos tubos, sendo necessário identificar a

natureza do problema, sua locação e extensão. Em intervalos de revestimento

danificado, o procedimento utilizado é semelhante à empregada em tamponamento de

canhoneados, descrito anteriormente no item c.

4.6.3 FATORES QUE AFETAM A CIMENTAÇÃO

Para uma boa cimentação do poço de petróleo, o cimento após seu endurecimento deve

apresentar condições de proporcionar o isolamento das formações, aderência mecânica

ao revestimento à formação, proteção do revestimento contra corrosão e cargas

dinâmicas decorrentes de operações em seu interior. No entanto, os problemas sempre

aparecem e se manifestam através de canais em torno do revestimento do espaço anular.

Embora as pastas tenham um bom desenvolvimento mecânico para poços de petróleo, o

cimento apresenta fragilidade intrínseca e baixa energia de fatura. É frequente a

ocorrência de rachaduras e fraturas na bainha cimentícia, como apresentado na figura

19. Esta fratura pode causar migração de fluidos através do espaço anular, provocando

inevitável prejuízo econômico, atraso na produção e problemas ambientais

(YOUNG,2012)

80

Figura 22: Revestimento com falha na cimentação FONTE: THOMAS, 2004

Como a formação está pressurizada, os fluidos podem fluir, seja para zonas rochosas de

menor pressão ou diretamente para a superfície. Neste momento, um trabalho para a

correção é difícil e o perigo severo à vida e ao meio ambiente já está instalado.

Para prevenir esses problemas de cimentação, deve-se utilizar pastas com densidade

apropriada, evitando assim o desbalanceamento hidrostático e a entrada de fluidos na

pasta, impedindo o fluxo de gás ascendente no anular, controle da perda de filtrado

excessiva pela pasta cimentícea, evitando entrada de gás na coluna de pasta e evitar

contração volumétrica apreciável devido ao processo de hidratação e fissuração da

bainha de cimento sob tensão, impedindo o surgimento de fraturas que permite a

migração dos fluidos. Esses problemas podem estar relacionados ao deslocamento

inadequado da pasta de cimento, pois este fluido tem comportamento não newtoniano e

necessita de uma pressão diferencial para fluir. Isso pode causar vazios que

proporcionam uma abertura para que ataques externos possam afetar a cimentação.

(YOUNG,2006)

Outro fator de relevância que está causa diretamente a cimentação é a recuperação de

poços de petróleo através de injeção de vapor. Esse processo consiste em injetar vapor à

elevada temperatura para tomar fluido o óleo pesado, aumentando a produção. No

entanto, a variação de temperatura no interior do poço provoca dilatação da bainha

cimentícea e ocasionalmente surgem fraturas e perda do isolamento.

Há a constatação de novos materiais poliméricos que estão sendo adicionados como

aditivos à pasta de cimento com o intuito de proporcionar uma melhor resistência,

aumentar energia de fratura, menor densidade e diminuir a desidratação de pasta

cimentícea quando ela estiver sob influência de intempéries e variações de temperatura.

81

4.7 ADIÇÕES POLIMÉRICAS

Em 1920, deu-se início ao uso de polímeros como aditivos em pastas cimentíceas. A

introdução do lignossulfonato para plastificar concreto foi o primeiro polímero

funcional a ser utilizado em grande escala na construção(MICHAUX, 1986).

Nos EUA, a partir de 1950, o látex acrílico, definido como uma dispersão aniônica de

um copolímero acrílico, passou a ser estudado como modificador de argamassas e

concretos de cimento Portland com o objetivo de alterar suas propriedades mecânicas

originais. Esta modificação com os acrílicos que, de maneira geral, podem ser definidos

como uma família de resinas oriundas da polimerização do ácido acrílico, resulta em

alterações nas propriedades do concreto curado. O mecanismo pelo qual a adição destes

polímeros interagem com os principais elementos do cimento como silicatos e

aluminatos, durante a reação de hidratação, é de grande importância no estudo de sua

degradação, pois tendem a aumentar sua durabilidade.

Os biopolímeros naturais são matérias poliméricos classificados estruturalmente como

polissacarídeos, poliésteres ou poliamidas. Alguns exemplos de polímeros naturais

utilizados há muito tempo pelo homem são a borracha, o amido, o algodão e o couro, a

lã e a seda. Outros polímeros naturais, utilizados diariamente são a celulose, as proteínas

e as enzimas, os polissacarídeos e os polihidrocarbonetos. Os polímeros naturais podem

oferecer diversas vantagens de comportamento e custo com relação aos polímeros

sintéticos e são ambientalmente mais aceitáveis que os polímeros produzidos em

indústrias. Seu uso têm sido de vital importância para os avanços da ciência e

tecnologia, pois apresentam vasta aplicabilidade e apresentam o benefício de serem,

produtos de fácil obtenção, biocompatíveis e biodegradáveis.

Aplicações de biopolímeros em materiais de construção são frequentes e diversas. Em

alguns casos, biopolímeros oferecem diferentes vantagens no desempenho e/ou custo

em relação aos polímeros sintéticos, enquanto que em outras áreas, podem ser o único

produto capaz de fornecer certas propriedades aos materiais de construção. Os

82

biopolímeros também carregam a imagem de serem mais aceitos ambientalmente que os

sintéticos. Apesar deste ponto ser discutível, ele influencia na escolha do material

utilizado (BIEZEN, 2007). Os polímeros naturais costumam ser usados, por exemplo,

par controlar a reologia de fases aquosas, que está relacionada com a deformação e o

fluxo da matéria, envolvendo elasticidade, viscosidade e plasticidade (MICHAUX,

1986). A incorporação de polímeros naturais ao cimento confere a esses materiais

melhora, principalmente, na trabalhabilidade, durabilidade e densidade da pasta. (ISO

(10.426-2, 2203). Os polímeros podem atuar de diversas formas quando misturados ao

cimento Portland. Algumas de suas aplicações são como aceleradores de pega,

retardadores de pega, plastificantes, superplastificantes, espumantes antiespumantes,

impermeabilizantes estendedores, dispersantes. Para um bom entendimento do

mecanismo da mistura entre o cimento Portland, a água e algum tipo de polímero, deve-

se ter em mente que duas importantes e necessárias reações químicas ocorrerão: a

hidratação do cimento Portland e o processo de polimerização. Em alguns casos a

polimerização não ocorre, como é o caso de polímeros lançados na forma de pré-

polímero e/ou na forma de látex.

Os polissacarídeos têm sua propensão extremamente bioativa, e são geralmente

derivados de produtos agrícolas ou de crustáceos. Celulos e goma são exemplos de

biopolímeros antigos, enquanto a quitina e a quitosana são descobertas recentes. O

potencial de aplicação da quitosana, o principal derivado da quitana é vasto, tendo

aplicações na área alimentícia, biotecnologia, ciência dos materiais, produtos

farmacêuticos agrícola, dentre outras. Também podem ser empregados em materiais à

base de cimentos modificados para melhorar diversas propriedades como:

impermebiabilidade, durabilidade, capacidade de adesão em outros substratos, reologia,

dentre outras (BIEZEN, 2007)

A quitina apresenta vasta utilização sendo de grande importância na indústria

farmacêutica, alimentícia, como matéria-prima, para cosméticos e apresenta

possibilidade de ser empregada na construção civil como material de extrema

resistência mecânica. (figura 20)

83

4.7.1 QUITINA

A quitina é um polímero obtido da casca dos crustáceos, apresentando cerca de 26 a

30% de sua composição e pode ser considerado o segundo polímero mais abundante do

planeta logo atrás da celulose. Sua estrutura química é semelhante da celulose e pode

ser diferenciada pelo grupo hidroxila localizada no posição 2, que na quitina foram

substituídos por grupos acetamino. (BIEZEN, 1999)

Figura 23: Estrutura da molécula de quitina e da celulose

Fonte: AZEVEDO, 2007

A quitina é separada de outros componentes da carapaça de crustáceos por um processo

químico que envolve as etapas de desmineralização e desproteneinização das carapaças

com soluções diluídas de HCL e NaOH, seguida de descoloração com KMnO4 e ácido

oxálico. O biopolímero obtido, contendo grupos acetil (NHCOCH3), pode ser

desacetilizado com solução concentrada de NaOH, produzindo a quitosana, mostrada na

figura 24.

84

Figura 24: Aplicação da quitina e quitosina

Fonte: AZEVEDO, 2007

4.7.2 QUITOSANA

Mesmo em meio alcalino, a desacetilização da quitina raramente é completa, pois o

prolongamento da reação em cerca de 60% provoca severa degradação das cadeias

poliméricas. Assim, quando se deseja obter uma quitosana com massa molecular

elevada, evita-se a desatilização da qutina por fusão alcalina e temperaturas elevadas.

(API RP 10B,, 1997). No entanto, a prática mais comum empregada para se conseguir a

desatilização é a suspensão de solução aquosa de hidróxido de sódio, mas não se pode

definir uma condição padronizada para tal reação. O processo de desatilização deve ser

realizado de forma adequada, de maneira que garanta a obtenção de uma quitosana com

85

alto grau de pureza e isenta d contaminantes. No entanto, os principais fatores que

afetam a eficiência da desatilização e as características da quitosana obtida são:

Temperatura e tempo de reação

Concentração da solução de álcali e adição de diluente

Razão quitina/álcali

Tamanho das partículas de quitina

Atmosfera da reação e presença de agentes que evitem a

despolimerização

Figura 25: Estrutura da molécula de quitosana e da celulose

Fonte: AZEVEDO, 2007

4.8. ESTTUDO DE CASO - FABRICAÇÃO DE CLASSE G NO BRASIL

Localizado na região serrana do Rio de Janeiro, o município de Cantagalo nasceu há

mais de 200 anos e possui cerca de 20 mil habitantes. Devido às grandes reservas

naturais de minérios, principalmente do calcário cristalino - utilizado na produção do

cimento -, acabou por tornar-se importante polo cimenteiro da região. Segundo dados da

Prefeitura de Cantagalo, a região apresenta uma reserva medida superior a 220 milhões

86

de toneladas exploradas. Atualmente, a Indústria assume a liderança na geração de

renda, com destaque para o setor cimenteiro. (O AUTOR, 2014)

A fábrica de Cantagalo da Holcim é a única produtora de Cimento para poços

petrolíferos no Brasil. Seu processo de fabricação prevê precauções para garantir que o

produto conserve as propriedades geológicas (plasticidade) necessárias às condições de

pressão e temperatura elevadas presentes em grandes profundidades. Para a produção

deste cimento a Fabrica Cantagalo é certificada pela API - American Petroleun Institute,

que avalia a empresa segundo norma especifica para o controle de qualidade deste

cimento.

A empresa francesa Lafarge está em fase de testes para a produção do cimento na sua

fábrica também em Cantagalo. No ano de 2013, a empresa recebe o certificado de

direito de uso do selo API para a fabricação de cimentos nessa fábrica e desde então o

trabalho está sendo realizado junto com a Petrobras.

Como se trata de questão que envolve sérios riscos ambientais, a PETROBRAS tem um

enorme controle sob a produção.

4.9. REQUISITOS DO CLASSE G

A NBR 9831 estabelece os requisitos físicos e químicos necessários para a classificação

e aceitação do cimento Portland utilizado na cimentação de poços petrolíferos,

designado por CPP- classe G de alta resistência a sulfato (ARS)- e CPP- classe especial

de moderada resistência a sulfato (MRS).

Esta norma estabelece os procedimentos de extração e preparação de amostras do

cimento Portland utilizado na cimentação de poços petrolíferos e os ensaios a serem

realizados com pasta pura. (NBR 9831, 2006)

87

Na NBR 9831, o CPP é definido como aglutinante hidráulico obtido pela moagem de

clínquer Portland, constituído, em sua maior parte, por silicatos de cálcio hidráulicos e

que apresenta características especiais para uso em poços de petróleo assim como

produzido. Na fabricação, a única adição permitida é a de sulfato de cálcio durante a

moagem.

Deve-se obter a unidade de consistência, que é o número adimensional que representa a

resistência oferecida pela pasta de cimento ao movimento relativo palheta/cilindro do

consistômetro pressurizado, medida pelo grau de deflexão da mola do aparelho, através

de torques equivalentes conforme estabelecidos na tabela 13.

Tabela 12: Torque equivalente x consistência da pasta

Fonte: NBR 9831, 2006

4.9.1. REQUISITOS GERAIS

Quanto à embalagem:

Quando o cimento é entregue em sacos, estes devem ter impressos, de forma

bem visível a sigla CPP.

Os sacos de cimento devem ser fornecidos com no mínimo três folhas de papel

tipo Kraft

Os sacos devem conter, com massa líquida, 50 kg de cimento, com tolerância de

1% e devem estar íntegros na ocasião da inspeção e do recebimento.

88

No caso de entrega a granel, a documentação que acompanha a entrega deve

conter a sigla CPP- classe especial, o nome, a marca do fabricante, o número da

batelada e a data de fabricação.

Quanto ao transporte e armazenamento:

Quando o produto for armazenado em sacos, estes devem ser acondicionados em

locais secos e protegidos, de forma a permitir fácil acesso à inspeção e à

identificação de cada embarque. As pilhas devem ser colocadas sobre estrado de

madeira e não devem conter mais de dez sacos.

Quando o fornecimento for feito a granel, o veículo graneleiro deve ser

previamente inspecionado pelo fabricante para a verificação de sua limpeza e

estanqueidade, sendo lacrado após o carregamento.

As unidades de ar comprimido utilizadas para a transferência de cimento devem

dispor de desumidificador.

Requisitos químicos:

Para efeito de classificação e aceitação do cimento CPP, os requisitos químicos da

amostra média da batelada devem cumprir com os requisitos da tabela 13.

89

Tabela 13: Requisitos Químicos do CPP

Fonte: NBR 9831, 2006

Requisitos físicos:

Os requisitos físicos da amostra média de batelada devem cumprir com os requisitos da

tabela 15.

90

Tabela 14: Requisitos Físicos do CPP

Fonte: NBR 9831, 2006

91

5. CONCLUSÃO

Neste trabalho buscou-se fazer um estudo aprofundado da indústria cimenteira do país,

vendo as aplicabilidades do cimento. No estudo de caso levantou-se um tipo de cimento

que está tendo um grande investimento das empresas devido a sua alta demanda.

O Brasil ocupa a décima segunda colocação entre os produtores mundiais de cimento,

com produção de cerca de 67 milhões t. A indústria cimenteira do país possui um

parque bem estabelecido, concentrado em alguns grupos, predominantemente de capital

nacional. Estes grupos atuam através de diversas unidades próximas ao mercado

consumidor.

Os custos elevados de transporte contribuem negativamente, em função da localização

da maioria das unidades produtoras distantes, as quais deste modo dependem de boa

estrutura viária. Por estas razões as exportações são pouco significativas, o mesmo

ocorrendo em relação às transações internacionais de cimento.

O cimento é um produto de baixo valor específico e o custo do frete tem um grande

peso no seu valor final. Esta característica dificulta o comércio entre as regiões,

propiciando a repartição do mercado num pequeno grupo de produtores.

O desempenho do setor de construção e, consequentemente, do consumo de cimento no

curto prazo, vai depender de como se comportará a economia brasileira e de fatores

externos, como mudanças na política do novo governo. É uma indústria que requer

grandes investimentos e está sujeita a pressões de custos e de mercado. Continuará

sendo um desafio para o setor os problemas logísticos no país, que dificultam a

distribuição de cimento. As políticas de financiamentos dos bancos oficiais e privados

são fatores favoráveis para investimentos na indústria do cimento.

Um dos problemas observados no decorrer desse estudo é que essa indústria possui uma

limitação logística. Apesar de o sistema ferroviário ter se desenvolvido e se tornado

mais qualificado com as privatizações, esse meio ainda é muito pouco utilizado para o

92

transporte de cimento. A transposição desse problema pode representar uma redução de

custos significativa para o setor, já que o peso da logística do cimento é maior do que

em diversos outros segmentos de bens de consumo além de encarecer o produto

dependendo da localização de seus clientes e com isso perdendo força de mercado e

competitividade.

Para este trabalho foram procuradas diversos especialistas do setor. Constatou-se que no

cimento há uma contínua melhoria na inovação de produtos que permitam a evolução

das estruturas.

Por fim, cabe destacar que ao longo dos últimos quatorze anos (2000 a 2014), o preço

do cimento ao consumidor no Brasil aumentou 100%, bem menos do que o IGP (Índice

Geral de Preços). Alguns fatores colaboram para o fato, como grande concorrência do

setor, como explicado no item 3.2, o controle de preços por parte do governo como

medidas anti-inflacionárias e pelo fato de acompanhar sempre a construção civil.

93

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Portland comum - Classificação. Rio de Janeiro, 1991.

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Portland com Alta Resistência Inicial - Classificação. Rio de Janeiro, 1991.

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Portland com Alta Resistência Inicial - Classificação. Rio de Janeiro, 1991.

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Portland de Alto Forno - Classificação. Rio de Janeiro, 1991.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5736: Cimento

Portland Pozolanico - Classificação. Rio de Janeiro, 1991.

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