estudo do perfil térmico de fornos do tipo “caipira” utilizados pelo
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1
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FLORESTAIS
ÁUREA DE PAULA MEDEIROS E SILVA
ESTUDO DO PERFIL TÉRMICO DE FORNOS DO TIPO
“CAIPIRA” UTILIZADOS PELO SETOR DE CERÂMICA
VERMELHA EM PARELHAS NA REGIÃO DO SERIDÓ-RN
MACAÍBA
2014
2
ÁUREA DE PAULA MEDEIROS E SILVA
ESTUDO DO PERFIL TÉRMICO DE FORNOS DO TIPO
“CAIPIRA” UTILIZADOS PELO SETOR DE CERÂMICA
VERMELHA EM PARELHAS NA REGIÃO DO SERIDÓ-RN
Dissertação apresentada à Universidade Federal do
Rio Grande do Norte como requisito parcial do
Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais,
na área de concentração com a linha de pesquisa em
Manejo e Utilização dos Recursos Florestais, para
obtenção do título de Mestre.
Orientadora: Profa. Dra. Rosimeire Cavalcante dos
Santos
MACAÍBA
2014
3
Silva, Áurea de Paula Medeiros e. Estudo do perfil térmico de fornos do tipo “caipira” utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em parelhas na região do Seridó-RN / Áurea de Paula Medeiros e Silva. - Macaíba, RN, 2014.
113 f.
Orientador (a): Profa. Dra. Rosimeire Cavalcante dos Santos. Dissertação (Mestrado em Ciências Florestais). Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba. Programa de Pós- Graduação em Ciências Florestais. 1. Cerâmica - Indústria - Dissertação. 2. Forno - Caipira - Dissertação. 3. Madeira - Dissertação. I. Santos, Rosimeire Cavalcante dos. II. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. III. Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba. IV. Título. RN/UFRN/BSPRH CDU: 666.3/.7
Divisão de Serviços Técnicos Catalogação da Publicação na Fonte.
Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias Campus Macaíba Biblioteca Setorial Professor Rodolfo Helinski
4
Dedico esse trabalho à minha família.
5
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pela força e coragem que me impulsionou a alcançar
mais uma conquista.
À minha mãe, por acreditar, e me dar força, em todos os momentos da minha vida,
meu eterno agradecimento.
Aos proprietários da cerâmica Esperança, Carlos Santana Oliveira e Edanira Medeiros
de O. Cirne pelo apoio e pela liberação do pátio fabril para o desenvolvimento da pesquisa.
Aos colegas de curso, Rodrigo, Mario, Mirela, Gilton, Adna e Albanita pela ajuda
durante o curso.
À Andréia e Laura minhas colegas de pesquisa de campo, meu agradecimento pela
companhia em todos os momentos difíceis, e por me aguentar.
Aos bolsistas Marcelo, Raunny e Alex, alunos do curso de Graduação em engenharia
florestal pela grande ajuda em campo e por toda dedicação e paciência.
A minha tia Nenzinha e meus primos Moisés e Mateus pela acolhida durante dois anos
em sua casa e por tudo que fizeram nesse período por mim.
Aos professores e professoras do Programa de Pós-Graduação e Ciências Florestais,
pelos ensinamentos, e ao professor Alexandre agradeço pela confiança e incentivo, e de quem
guardei as palavras: “Devemos procurar pessoas que abram portas”, meu agradecimento.
Ao professor Renato Vinícius Oliveira Castro, Renatinho da Universidade de Brasília,
que mesmo sem conhecer pessoalmente, sempre foi prestativo, educado, dando assistência no
desenvolvimento do trabalho, sempre que necessário.
Às professoras Angélica de Cássia Oliveira Carneiro da Universidade Federal Viçosa,
e Edna Moura Pinto, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, pelos ensinamentos,
gentileza e a ajuda que prestaram durante todo o trabalho.
A Eranilson, e a todos os demais funcionários da Escola Agrícola de Jundiaí pelo
apoio que sempre prestaram.
Ao engenheiro do Instituto Federal do Rio Grande do Norte, Haroldo, e ao professor
da Universidade Estadual do Rio Grande do Norte, Josué de Castro, pela ajuda que sempre
prestaram nos desenhos técnicos do trabalho.
Aos professores Carlos Alberto Paskocimas e George Santos Marinho, da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, que sempre colaboraram para realização desse
trabalho e por ter proporcionado as condições necessárias às análises de argila.
6
Aos alunos do laboratório de Engenharia de Materiais da UFRN, Jean, Hudson e
Graciele, pela ajuda na análise da argila.
A Capes pela concessão da bolsa de estudos.
À professora Rosimeire pela orientação, pelas parcerias conquistadas e por todas as
portas abertas, pelos ensinamentos, e por toda paciência do mundo que teve durante todo
curso, só tenho agradecer.
A Ednaldo, pela ajuda, ensinamentos e paciência, meus sinceros agradecimentos.
A Gláucia pela ajuda nas correções de português pela sua disponibilidade e boa
vontade.
Aos meus irmãos que sem medirem esforços sempre ajudaram em minha vida e,
particularmente, nessa fase.
A toda a minha família, e a minha tia Antônia.
A minha filha Sofia, que é minha vida, motivo de minhas vitórias todos os dias, e a
Joaby, meu marido, pela compreensão e a paciência demonstrada em todos os momentos, e
particularmente durante esses dois anos de curso.
Enfim, agradeço a todas as pessoas que contribuíram de alguma forma para que fosse
possível alcançar esse sonho.
7
ÁUREA DE PAULA MEDEIROS E SILVA
ESTUDO DO PERFIL TÉRMICO DE FORNOS DO TIPO
“CAIPIRA” UTILIZADOS PELO SETOR DE CERÂMICA
VERMELHA EM PARELHAS NA REGIÃO DO SERIDÓ-RN
Dissertação apresentada à Universidade Federal do
Rio Grande do Norte como requisito parcial do
Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais,
na área de concentração com a linha de pesquisa em
Manejo e Utilização dos Recursos Florestais, para
obtenção do título de Mestre.
Dissertação aprovada em _______/_______/_______
BANCA EXAMINADORA
______________________________________
Dra. Rosimeire Cavalcante dos Santos. Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Professora Orientadora
_______________________________________
Dr. Alexandre Santos Pimenta
Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
MEMBRO INTERNO
____________________________ Dr. Carlos Alberto Paskocimas
Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte
MEMBRO INTERNO
_____________________________
Dr. Renato Vinícius Oliveira Castro
Professor da Universidade de Brasília/DF
MEMBRO EXTERNO
8
RESUMO GERAL
O presente trabalho teve como objetivo geral caracterizar o perfil térmico de fornos tipo
“caipira” utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em Parelhas, na região do Seridó/RN,
visando propor intervenções que possam colaborar para aumentar a produtividade, a
qualidade dos produtos, otimizar o consumo de madeira e mitigar as perdas existentes
durante o processo de queima. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas, entre agosto de
2012 e setembro de 2013, na Cerâmica Esperança localizada na cidade de Parelhas-RN,
Brasil. Na primeira etapa foram realizados 4 tratamentos, com três repetições, totalizando 12
unidades experimentais (queimas). Na segunda etapa foram realizados 2 tratamentos, com três
repetições, totalizando 6 unidades experimentais (queimas). Foram analisadas as
características físicas da madeira utilizando-se norma NBR 11941 E NBR 7190 para
densidade básica e umidade, respectivamente. O lote de argila foi o parâmetro utilizado como
referência para distinguir os tratamentos nas duas etapas. Para tanto a análise e caracterização
foi realizada a partir de técnicas de fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X
(DRX), análise granulométrica (AG). Na primeira e segunda etapas foram monitorados: o
tempo de queima durante todo o processo, a quantidade de madeira utilizada em cada queima,
o número de peças enfornadas para posterior determinação das porcentagens de perdas, como
também qualidade dos produtos. Para caracterização do perfil térmico dos fornos na primeira
etapa foram aferidas temperaturas em 15 pontos marcados na superfície da carga enfornada.
Para avaliar a correlação existente entre a distância da superfície da carga enfornada e o fio
utilizado como parâmetro de controle do processo, foram realizadas medições utilizando-se
trena e, paralelamente, realizou-se as aferições das temperaturas a cada 30 minutos com
pirômetro de mira laser a partir do pré-aquecimento, até o final da queima. Na segunda etapa
foram instalados 12 cilindros metálicos distribuídos nas paredes do forno, sendo 8 cilindros
nas paredes frontais do forno e 2 cilindros em cada paredes laterais, foram instalados
equidistantes, com 17 cm de distância do solo e 30 da parede da superfície. Os cilindros
distribuídos na parte frontal foram colocados a 50 cm da superfície do forno, e na base do
forno distantes 20 cm do solo. Foram instalados também 10 termopares, sendo 5 termopares
distribuídos 1,77cm acima das câmaras de combustão, e 1 termopar em cada lateral, e 3
termopares na parte frontal do forno. Realizou-se as aferições das temperaturas a cada 1 hora
no período de queima 2 horas no resfriamento com um pirômetro nos cilindros e um
dattaloger para os termopares. Esses foram fixados com profundidade de 30 cm da parede.
Após análise estatística verificou-se que: o perfil térmico dos fornos na superfície e nas
diferentes alturas foi heterogêneo; e as faixas de densidade e umidade da madeira estão dentro
dos padrões recomendados para utilização como fonte de energia. Conclui-se que mesmo com
baixas temperaturas alcançadas durante a queima houve uma produção significativa de
produtos de boa qualidade, isso se deve a grande concentração de oxido de ferro e oxido de
potássio encontradas na argila, que baixa o ponto de fusão das peças. O tempo médio de
queima em cada etapa variou de 650 a 2100 minutos, consumo de madeira foi em média 20
m3, qualidade dos produtos foi em média 16 % de primeira qualidade,70% de segunda, 5 % de
terceira e 10 % de perdas. A distância entre o fio e a superfície do forno foi um parâmetro
significativo para todos os tratamentos, mas com oscilações diferenciadas, significando que o
fio não deve ser o modo de forma genérico e exclusivo, utilizado como critério para
finalização do processo de queimas. A parte central do forno foi à área que atingiu maior
temperatura, e de maneira mais homogênea, com maior concentração de produtos de primeira
qualidade. A curva de temperatura ideal, que proporcionou a melhor qualidade dos produtos
cerâmicos foi atingida na parte central do forno.
9
Palavras-Chave: Indústria Cerâmica, madeira como fonte de energia, Fornos do tipo
“Caipira”, Setor de Cerâmica Vermelha no Rio Grande do Norte.
10
ABSTRACT GENERAL
The present study aimed to characterize the thermal profile of wood fired oven used by the
red ceramic industry in Parelhas, in the Seridó region/RN, aiming to propose structural
interventions that can contribute to increasing productivity and product quality, optimize
wood consumption and mitigate existing losses during the burning process. The study was
conducted at Cerâmica Esperança in the city of Parelhas -RN, Brazil, during the period from
August 2012 to September 2013. Four treatments were performed with three replicates, ie,
with, a total of 12 experimental units (burnings). In the first stage 4 treatments were
performed with three replicates, totaling 12 experimental units (firings). In the second stage 2
treatments were performed with three replications, totaling 6 experimental units (firings). The
physical characteristics of the wood were analyzed using standard NBR 11941 and NBR 7190
for basic density and moisture, respectively. The clay was used as a reference parameter for
distinguishing treatments. For both the analysis and characterization was carried out using
techniques of fluorescence X (XRF) rays, X-ray diffraction (XRD) analysis, particle size
analysis (FA). In the first and second stages were monitored: the time during the firing
process, the amount of wood used at each firing, the number of parts enfornadas for
subsequent determination of the percentages of losses, but also product quality. To
characterize the thermal profile of the oven, we measured the temperature at 15 points scored
in the surface charge put into the oven. Measurements were taken every 30 minutes from
preheat until the end of burning, using a pyrometer laser sight sighting from preheating until
the end of burning. In the second step 12 metal cylinders distributed on the oven walls, and
the cylinder end walls 8 of the furnace 2 and rollers on each side walls are installed
equidistant to 17 cm from the soil and the surface 30 of the wall are installed. The cylinders
distributed on the front were placed 50 cm above the furnace, and the base of the oven 20 cm
distant from the ground. 10 also thermocouples were installed, and five thermocouples
distributed 1.77 cm above the combustion chambers, and one thermocouple on each side, and
three thermocouples in front of the oven. We carried out the measurements of the
temperatures every 1 hour during the burning two hours in cooling the cylinders with a
pyrometer and thermocouples for dattaloger. These were fixed with depth of 30 cm from the
wall. After statistical analysis it was found that: the thermal profile of the furnace surface and
at different heights was heterogeneous; and the ranges of density and moisture content of
wood are within recommended for use as an energy source standards. We conclude that even
at low temperatures reached during firing there was a significant production of good quality
products, this is due to high concentrations of iron oxide and potassium oxide found in clay,
which lowers the melting point of the piece. The average burn time for each step varied 650-
2100 minutes wood consumption was on average 20 m3, product quality was on average 16%
of first quality, 70% second, third and 5% to 10% loss . The distance between the wire and the
surface of the oven was a significant parameter for all treatments, but with different
variations, meaning that the wire should not be so generic and unique form, used as a criterion
for completion of the burn process. The central part of the furnace was the area that reached
higher temperature, and in a unified manner, with the highest concentration of top quality
products. The ideal temperature curve, which provided the highest quality of ceramic products
was achieved in the central part of the furnace
Keywords : Ceramic Industry , wood as an energy source , Ovens like " hick " Red Ceramic
Industry in Rio Grande do Norte .
11
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. LOCALIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE PARELHAS
-RN.
47
FIGURA 2. FORNO CAIPIRA. 48
FIGURA 3. ABERTURAS PARA CARREGAMENTO DO FORNO. 49
FIGURA 4. AS CÂMARAS DE COMBUSTÃO. 49
FIGURA 5. PLANTA BAIXA DO FORNO CAIPIRA. 50
FIGURA 6. FIO DE COBRE SOBRE A CARGA ENFORNADA,
UTILIZADO COMO REFERÊNCIA PARA CONTROLE DO
PROCESSO DE QUEIMA
51
FIGURA 7. PONTOS DE AMOSTRAGEM PARA AFERIÇÃO DAS
TEMPERATURAS AO LONGO DA SUPERFÍCIE DA CARGA.
54
FIGURA 8. PONTOS MARCADOS PARA AFERIÇÃO DAS DO
FORNO.
55
FIGURA 9. PONTOS MARCADOS SOBRE A PAREDE DAS
TEMPERATURAS AO LONGO DA SUPERFÍCIE DA CARGA.
55
FIGURA 10. PIRÔMETRO A LASER. REGISTRO DA
TEMPERATURA. PIRÔMETRO, BATERIA E CAPA.
56
FIGURA 11- CLASSIFICAÇÃO DE TELHAS DE 1a, 2ª e 3
a
QUALIDADE E MAL QUEIMADAS.
57
FIGURA 12- DRX DA ARGILA 01 TRATAMENTO 1. 61
FIGURA 13 - DRX DA ARGILA 02 TRATAMENTO 2. 62
FIGURA 14 - DRX DA ARGILA 03 TRATAMENTO 3. 62
FIGURA 15 - DRX DA ARGILA 04 TRATAMENTO 4. 62
FIGURA 16. COMPARAÇÃO DAS TENDÊNCIAS D
TEMPERATURA DOS TRATAMENTO 1 A 4.
63
FIGURA 17. EQUAÇÕES DE TEMPERATURA MÉDIA EM FUNÇÃO
DO TEMPO PARA OS TRATAMENTOS 1 A 4 UTILIZANDO UMA
EQUAÇÃO LINEAR QUADRÁTICA.
65
FIGURA 18. RELAÇÃO ENTRE A DISTÂNCIA DO FIO E O TEMPO
DE QUEIMA (A) E A TEMPERATURA (B).
67
FIGURA 19. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS DE
PRIMEIRA QUALIDADE E A TEMPERATURA MÁXIMA
69
12
ATINGIDA NO FORNO (A) E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA (B).
AS EQUAÇÕES APRESENTADAS FORAM SIGNIFICATIVAS PELO
TESTE F (P<0,05).
FIGURA 20. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS DE
SEGUNDA QUALIDADE E A TEMPERATURA MÁXIMA
ATINGIDA NO FORNO (A) E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA (B).
AS EQUAÇÕES APRESENTADAS FORAM SIGNIFICATIVAS PELO
TESTE F (P<0,05)
71
FIGURA 21. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS DE
TERCEIRA QUALIDADE E A TEMPERATURA MÁXIMA
ATINGIDA NO FORNO (A) E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA (B).
AS EQUAÇÕES APRESENTADAS FORAM SIGNIFICATIVAS PELO
TESTE F (P<0,05).
73
FIGURA 22. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS
MAL QUEIMADAS E A TEMPERATURA MÁXIMA ATINGIDA NO
FORNO (A) E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA (B). AS EQUAÇÕES
APRESENTADAS FORAM SIGNIFICATIVAS PELO TESTE F
(P<0,05)
75
FIGURA 23. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS
QUEBRADAS E A TEMPERATURA MÁXIMA ATINGIDA NO
FORNO (A) E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA (B). AS EQUAÇÕES
APRESENTADAS FORAM SIGNIFICATIVAS PELO TESTE F
(P<0,05).
77
FIGURA 24. RELAÇÃO ENTRE A TEMPERATURA MÉDIA NO
CENTRO DO FORNO EM FUNÇÃO DO TEMPO DE
AQUECIMENTO (PONTOS DE MEDIÇÃO 7, 8 E 9, LOCALIZADOS
NA REGIÃO CENTRAL DA SUPERFÍCIE DO FORNO)
77
FIGURA 25. RELAÇÃO ENTRE A PORCENTAGEM DE TELHAS DE
PRIMEIRA QUALIDADE COM A TEMPERATURA MÁXIMA
ATINGIDA NA SUPERFÍCIE DO FORNO E A TAXA MÉDIA DE
AQUECIMENTO PARA OS PONTOS DE MEDIÇÃO 7, 8 E 9,
LOCALIZADOS NA REGIÃO CENTRAL DA SUPERFÍCIE DO
FORNO. AS EQUAÇÕES APRESENTADAS FORAM
80
13
SIGNIFICATIVAS PELO TESTE F (P<0,05).
FIGURA 1. IMAGENS DOS CILINDROS UTILIZADOS NA PAREDE
DA FRENTE DO FORNO.
93
FIGURA 2. LOCALIZAÇÃO DOS 8 PONTOS DE INSTALAÇÃO
DOS CILINDROS NA PARTE DA FRENTE DO FORNO.
94
FIGURA 3. LOCALIZAÇÃO DOS 2 PONTOS DE INSTALAÇÃO
DOS CILINDROS NA LATERAL DO FORNO.
94
FIGURA 4. IMAGENS DO CILINDRO UTILIZADO NO FORNO .(A)
VISTA DA EXTREMIDADE ABERTA.(B) VISTA DA LATERAL DA
EXTREMIDADE FECHADA.(C) VISTA EXTREMA DO CILINDRO
INSTALADO NA PAREDE DE UM FORNO.
94
FIGURA 5. TERMOPARES INSTALADOS NO FORNO PARA
AFERIÇÕES DA TEMPERATURA.
95
FIGURA 6. FIOS INSTALADOS DOS TERMOPARES INSTALADOS
NO FORNO NA PAREDE DE TRAS PARA AFERIÇÕES DA
TEMPERATURA.
96
FIGURA 7. TERMOPAR UTILIZADO NA PESQUISA. 97
FIGURA 8. AFERIÇÃO DA TEMPERATURA COM TERMOPAR. 97
FIGURA 9 : QUALIDADE DA TELHA 98
FIGURA 10 - DRX DA ARGILA 01 TRATAMENTO 1 101
FIGURA 11 - DRX DA ARGILA 02 TRATAMENTO 2. 101
FIGURA 12. TEMPERATURA DURANTE A QUEIMA E
RESFRIAMENTO - A. SUPERFÍCIE / TRATAMENTO 1; B.
SUPERFÍCIE / TRATAMENTO 2; C. CILINDROS / TRATAMENTO
1; D. CILINDROS / TRATAMENTO 2; E. TERMOPAR /
TRATAMENTO 1; F. TERMOPAR / TRATAMENTO 2
102
FIGURA 13. TEMPERATURA MÉDIA DURANTE A QUEIMA E
RESFRIAMENTO - A. TRATAMENTO 1; B. TRATAMENTO 2
103
FIGURA 14. DISTÂNCIA MÉDIA DO FIO EM FUNÇÃO DO TEMPO
DE QUEIMA. 108
104
FIGURA 14. QUALIDADE DOS PRODUTOS. 105
FIGURA 15. PERDA DE PESO MÉDIO APÓS A QUEIMA 106
14
LISTA DE TABELAS
TABELA 1. DIAGNÓSTICO SOBRE O USO DA MADEIRA DA
REGIÃO SERIDÓ
27
TABELA 2. TIPOS DE FORNOS CERÂMICOS NO ESTADO DO RIO
GRANDE DO NORTE
34
TABELA 3. DADOS SOBRE A INDÚSTRIA DE CERÂMICA
ESPERANÇA - RN
48
TABELA 4. MÉDIAS DA DENSIDADE BÁSICA, UMIDADE E
CONSUMO DA MADEIRA UTILIZADA NO EXPERIMENTO
58
T TABELA 5. DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS DAS
ARGILAS
60
TABELA 1. COMPARAÇÕES ENTRE AS CURVAS DE
TEMPERATURA MÉDIA DOS TRATAMENTOS I AO IV PELO
TESTE DE IDENTIDADE DE MODELOS UTILIZANDO UMA
EQUAÇÃO LINEAR QUADRÁTICA (P = 0,05)
99
TABELA 2. MÉDIAS DA DENSIDADE BÁSICA, UMIDADE E
CONSUMO DA MADEIRA UTILIZADA NO EXPERIMENTO
99
TABELA 3. DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS DAS
ARGILAS
100
15
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANICER Associação Nacional da Indústria Cerâmica
ABC Associação Brasileira de Cerâmica Vermelha
ANFACER Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmica para Revestimentos, Louças
Sanitárias e Congêneres
ADESE Agência de Desenvolvimento Sustentável do Seridó
CTGÁS ER Centro de Tecnologia do Gás e Energias Renováveis
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
FEAM Fundação Estadual do Meio Ambiente
FIERN Federação da Indústria do Estado do Rio Grande do Norte
SEBRAE Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial
MME Ministério de Minas e Energia
SINDICERAMICA Sindicato das Indústrias Cerâmicas
16
SUMÁRIO
RESUMO 9
ABSTRACT 8
1 INTRODUÇÃO GERAL 19
2 REFERENCIAL TEÓRICO 21
2.1 CONTEXTO ENERGÉTICO 21
2.2 ASPECTOS HISTÓRICOS DA ATIVIDADE DE CERÂMICA 22
2.2.1 A Indústria Cerâmica no Brasil 24
2.2.2 A Indústria Cerâmica no Rio Grande do Norte 25
2.3 O PROCESSO PRODUTIVO DA CERÂMICA VERMELHA 27
2.4 FORNOS UTILIZADOS PARA QUEIMA DE PRODUTOS
CERÂMICOS
32
2.5 FORNOS DO TIPO “CAIPIRA” 33
2.6 CONSIDERAÇÕES SOBRE A MATÉRIA-PRIMA UTILIZADA
NA PRODUÇÃO DA CERÂMICA VERMELHA
35
2.7 PROPRIEDADES DA MADEIRA QUE INFLUENCIAM NO
PROCESSO DE QUEIMA
36
2.7.1 DENSIDADE DA MADEIRA 36
2.7.2 TEOR DE UMIDADE DA MADEIRA 37
REFERÊNCIAS 38
CAPÍTULO I – AFERIÇÕES DE TEMPERATURAS NA SUPERFÍCIE
DO FORNO DO TIPO CAIPIRA.
41
RESUMO 42
ABSTRACT 43
1 INTRODUÇÃO 44
2 OBJETIVO 45
3 MATERIAL E MÉTODOS 46
3.1 LOCAL DE ESTUDO 46
3.2 DESCRIÇÃO DO FORNO PARA REALIZAÇÃO DA PESQUISA 48
3.3 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE E DENSIDADE BÁSICA DA
MADEIRA E CONSUMO DE MADEIRA DURANTE QUEIMA
51
3.4 CARACTERIZAÇÃO DA ARGILA 52
17
3.5 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA 53
3.6 ANÁLISES QUÍMICAS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS
X (FRX)
53
3.7 ANÁLISE QUÍMICA POR DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX) 53
3.8 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NA SUPERFÍCIE DO
FORNO CAIPIRA E OS PARÂMETROS UTILIZADOS
COMO CONTROLE DO PROCESSO DE QUEIMA
54
3.9 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO E O
CONSUMO DE MADEIRA
57
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 58
4.1 MATÉRIAS PRIMAS 58
4.1.1 Propriedades da Madeira 58
4.1.2 Característica da Argila 59
4.1.2.1 Análise Granulométrica 59
4.1.2.2 Análise Química por Fluorescência de Raios-X (FRX) 60
4.1.2.3 Análise Química por Difração de Raios-X (DRX) 61
4.2. TEMPERATURA NA SUPERFÍCIE DOS FORNOS 63
4.3 COMPORTAMENTO DA TEMPERATURA DO FORNO
CAIPIRA EM FUNÇÃO DO TEMPO
64
4.4 RELAÇÃO ENTRE A DISTÂNCIA DO FIO E O TEMPO DE
QUEIMA
66
4.5 RELAÇÃO ENTRE A TEMPERATURA MÁXIMA ATINGIDA
NO FORNO CAIPIRA E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA E A
PORCENTAGEM DA QUALIDADE DA TELHA PRODUZIDA
69
4.6 A RELAÇÃO DA QUALIDADE DA TELHA ENTRE A
TEMPERATURA MÉDIA E O TEMPO DE QUEIMA
NA PARTE CENTRAL NOS PONTOS DE MEDIÇÃO 7, 8 E 9
DA SUPERFÍCIE DO FORNO
77
5. CONCLUSÕES 81
REFERENCIAS 82
CAPÍTULO II - AFERIÇÕES NA SUPERFÍCIE, NOS CILINDROS E
TERMOPARES
85
RESUMO 86
18
ABSTRACT 87
1 INTRODUÇÃO 88
2 OBJETIVOS 89
3 MATERIAL E MÉTODO 90
3.1 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE E DENSIDADE BÁSICA 90
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ARGILA 90
3.3 ANÁLISES GRANULOMÉTRICA 90
3.4 ANÁLISES QUÍMICAS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS –
X (FRX)
91
3.5 ANÁLISE QUIMICA POR DIFRAÇÃO DE RAIOS - X (DRX) 91
3.6 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NA SUPERFÍCIE
DO FORNO CAIPIRA E OS PARÂMETROS UTILIZADOS
COMO CONTROLE DO PROCESSO DE QUEIMA
91
3.7 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NAS
DIFERENTES ALTURAS DO FORNO CAIPIRA
92
3.8 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO 97
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 98
4.1 MATÉRIAS PRIMAS 98
4.1.1 PROPRIEDADE DA MADEIRA 98
4.1.2 PROPRIEDADE DA ARGILA 99
4.2 ANÁLISE GRANULOMÉTRICAS 99
4.3 ANÁLISES QUÍMICAS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X
(FRX)
100
4.4 ANÁLISE QUÍMICA POR DIFRAÇÃO DE RAIOS -X (DRX) 101
4.5 TEMPERATURA NA SUPERFÍCIE, CILINDROS E
TERMOPARES NOS FORNOS
102
4.6 RELAÇÃO ENTRE A DISTÂNCIA DO FIO E O TEMPO DE
QUEIMA
106
4.7 A PORCENTAGEM DA QUALIDADE DA TELHA NO FORNO
CAIPIRA
107
5 CONCLUSÕES 109
REFERÊNCIAS 110
CONCLUSÃO GERAL 111
19
PERSPECTIVAS 112
AGRADECIMENTOS 112
20
1 INTRODUÇÃO GERAL
Historicamente, sabe-se que desde as primeiras civilizações a madeira é utilizada
como fonte de energia em atividades de cunho doméstico, para em seguida ser empregada em
atividades economicamente produtivas (OLIVEIRA, 2003). Entretanto, qualquer que seja o
recurso energético utilizado no processo de conversão em energia, o seu maior
aproveitamento dependerá, especialmente, do tipo de sistema utilizado, como também das
características do combustível.
No Estado do Rio Grande do Norte a madeira é utilizada como fonte de energia em
larga escala, na indústria de cerâmica vermelha os principais tipos de lenha utilizados são a
algaroba (prosopis Algarobilla) e o Cajueiro (Anacardium Occidentalis). Algumas cerâmicas
utilizam além da lenha a bucha de coco e outras utilizam briquetes ou pó de serra. As
cerâmicas que utilizam bucha de coco na queima de seus produtos estão localizadas nas
cidades de Goianinha e São José do Mipibu. As cerâmicas estão distribuídas, principalmente,
na região Assú, na Grande Natal, Seridó, e na região Oeste (SEBRAE et al, 2013).
O setor ceramista no Estado sempre se configurou como um segmento que gera grande
impacto ao meio ambiente, desencadeado principalmente pela extração e o excessivo
consumo de madeira, insumo utilizado, especialmente na fase de queima dos produtos. Esse
fato deve-se ao número de indústrias cerâmicas de pequeno porte, na região do Seridó, com
baixa demanda tecnológica, fato esse que colabora para problemas ambientais inerentes à
produção.
Ao passo que essa é uma atividade considerada impactante ao meio ambiente, de modo
geral como foi exposto, é também uma atividade que tem um papel importante para economia
do país, com participação no PIB (Produto Interno Bruto) brasileiro estimado em 1%, o que
corresponde a cerca de 12 milhões de reais (SEBRAE, 2008).
Com essa evidência, é importante que exista uma nova prática nessa indústria,
considerando que os tipos de fornos utilizados, em sua grande maioria, ainda permanecem os
mesmos de décadas passadas, com um consumo de combustível elevado e uma produção de
produtos de baixa qualidade, além da grande porcentagem de perdas ao longo de toda sua
produção.
Na indústria de cerâmica vermelha o controle dos parâmetros da queima dos fornos é
de fundamental importância para apontar indicativos que permitam reduzir as perdas e
produzir um produto final de melhor qualidade, entretanto, observa-se que nas pequenas
21
empresas não há condições de modificar seus sistemas. Isso ocorre, principalmente, em
virtude dos custos elevados para estruturação adequada. As empresas, em geral, ainda
permanecem com técnicas inadequadas em seu sistema de queima. Desse modo, essas
cerâmicas deixam de realizar um controle tecnológico eficiente, funcionando assim de
maneira empírica, o que provoca um aumento nos custos da produção e no consumo de
insumos, que consequentemente reduzem os lucros e a qualidade do produto final, além de
elevar a porcentagem de perdas.
No Estado do Rio Grande do Norte, especialmente na região do Seridó, os fornos do
tipo “caipira” 1 ainda são predominantes, bem como o processo de produção artesanal o que
contribui significativamente para a baixa qualidade dos produtos e para os desperdícios
gerados ao longo do processo de produção. Mesmo assim, não há registro de estudos do perfil
térmico dos fornos, ou ainda, estudos que estabelecem a relação entre o controle empírico
adotado no processo e as temperaturas alcançadas durante o processo de queima do forno,
características e consumo de madeira e qualidade dos produtos. Com o desenvolvimento desse
estudo espera-se que o mesmo contribua para decisões sobre alterações estruturais dos fornos
de modo que seja possível reduzir o desperdício e atender às normas exigidas de qualidade do
produto.
Diante do exposto, o trabalho possui como objetivo geral Caracterizar o perfil térmico
de fornos tipo “caipira” utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em Parelhas, na região do
Seridó/RN, visando propor intervenções que possam colaborar para aumentar a produtividade
e a qualidade dos produtos, reduzir o consumo de madeira e as porcentagens de perdas
durante o processo.
1Forno caipira corresponde a um tipo de forno com uma concepção simples, formato de caixa (retangular),
fornalha na parte inferior, onde o combustível (lenha) é queimado em 8 câmaras. Os gases de combustão seguem
uma trajetória ascendente, passando pelas peças que estão sendo cozidas, e atingem o topo, onde não há
cobertura de alvenaria nem chaminé. São fornos abertos no topo, onde a cada queima somente uma cobertura
móvel de peças prontas é colocada sobre os produtos que estão sendo queimados.
22
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 CONTEXTO ENERGÉTICO
O Brasil ocupa papel de destaque no cenário mundial por apresentar estatísticas que
mostram expressiva participação das energias de fontes renováveis. Essas fontes são:
biodiesel; etanol; espécies alternativas e resíduos e florestas energéticas, considerando, dentre
outros fatores, o território brasileiro ser propício para o cultivo florestal, em virtude das
condições climáticas e áreas disponíveis. O uso de madeira no Brasil permaneceu
praticamente constante nos setores residencial, industrial e agropecuário no século XX. E no
setor residencial, a madeira vegetal ainda é muito utilizada pelas famílias em atividades
domésticas para cozinhar, sendo que o consumo de madeira está associado à disponibilidade
de vegetação de cada local (SANTOS, 2010).
O Brasil se destaca por apresentar uma diversidade de espécies produtoras de madeira,
e dentre os estados brasileiros, as áreas de cultivos que mais se destacam são a região norte e
centro-oeste, essas consideradas grandes centros fornecedores de madeira para as regiões sul e
sudeste. No entanto, a diversidade e a oferta de madeira em algumas partes do território
brasileiro ainda não despertou o interesse de grupos econômicos para uma exploração
racional, e sustentada, do uso dessa fonte energética na sua totalidade, o que vem ocasionando
sérios problemas ambientais com a sua retirada sem uma prática de manejo nem reposição
adequada (NASCIMENTO, 2003).
Esse uso inadequado está associado, principalmente, ao desconhecimento das
características da madeira e aos problemas relacionados com sua produção, sendo diversas as
espécies cultivadas, sobre as quais pouco se conhece, em termos de características
tecnológicas, havendo um maior destaque para plantas exóticas, que vem sendo bastante
utilizada, como a prosopis Algarobilla (GOMES, 1999).
De acordo com Oliveira (2012), vários fatores têm influenciado para que novas fontes
energéticas aumentem sua produção no Brasil, de modo que se destaquem em relação ao uso
do petróleo E derivados, considerado que esses são fontes poluentes e não renováveis. Vê-se
como maior destaque nas questões ambientais, que a madeira como combustível energético E
renovável polui menos, embora seja relevante considerar que seu uso deve ocorrer com
23
cautela haja vista, dentre outros, os impactos oriundos da extração, se essa não for realizada
com prévio planejamento.
O número de florestas plantadas no Brasil vem aumentando, e atualmente possui cerca
de 7,1 % milhões de hectares de florestas plantadas o equivalente a uma parcela menor do que
1% da área agricultável de todo o território nacional. Isso evidencia o grande potencial que
pode ser explorado para o crescimento dessas áreas, principalmente considerando-se que há
água, energia e tecnologia de silviculturas, reconhecidas internacionalmente, que se
conformam como condições ideais para o crescimento de espécies arbóreas (SERVIÇO
FLORESTAL BRASILEIRO, 2013).
Além disso, houve um aumento na diversidade na produção energética, pois além do
avanço tecnológico, observa-se que há mais opções disponíveis que proporcionam uma
utilização eficaz das culturas energéticas (MME, 2010).
Apesar da oferta de fontes energéticas disponíveis, a vegetação da Caatinga tem sido
utilizada, praticamente, para fins energéticos, com destaque para o consumo de madeira pelas
indústrias, em que essa extração, em grande parte dos casos não ocorre de maneira
sustentável, fazendo com que se agrave cada vez mais o uso dessa fonte (ARAÚJO et. al.,
2007).
De acordo com Maia (2004), a Caatinga é uma região de espécies de madeiras com
grande potencial de manejo, e com rápido crescimento; e algumas espécies, a partir de 7 anos,
ainda que tortuosas, já oferecem condições de uso. Dentre essas espécies se destacam o
angico (Anaderanthera colubrina cebil), a jurema-preta (Mimosa tenuiflora) e a algaroba
(Prosopis juliflora).
A ABRAF (2012), reitera que o Brasil tem um grande potencial energético, mas que
grande parte da madeira utilizada como combustível ainda é proveniente de florestas nativas,
ocasionando uma pressão sobre os remanescentes florestais.
2.2 ASPECTOS HISTÓRICOS DA ATIVIDADE DE CERAMICA
A cerâmica é um material que vem sendo utilizado pelo homem como matéria prima
na fabricação de utensílios para armazenar água e comida desde o período Pré-Neolítico, por
volta do ano 25 mil a.C, na Mesopotâmia. Segundo Nascimento (2007) apud Gazeta
24
Mercantil (2000) “os primeiros materiais de construção de cerâmica (tijolos, telhas e blocos)
foram feitos provavelmente entre 5.000 e 6.000 anos a.C.
Os produtos cerâmicos desenvolvidos a partir da argila são fabricados através de um
principio simples, pois a mesma após ser umedecida se torna plástica e fácil de moldar. Em
seguida vem à secagem retirando o excesso de água, e depois a peça é submetida às altas
temperaturas, que lhe atribuem rigidez e resistência, mediante a fusão de certos componentes
da massa, podendo ainda ser aplicado esmaltes na superfície para aumentar sua durabilidade e
melhorar a estética (ANFACER, 2012).
Com o aprimoramento das técnicas o homem foi aperfeiçoando o manuseio da
cerâmica, sendo difundida e utilizada por vários povos desde a antiguidade, até os dias atuais.
Os povos gregos produziram por vários séculos, a melhor cerâmica da região do
Mediterrâneo. Já no continente americano, a cerâmica desenvolveu-se entre os muitos povos
da Era Pré-Colombiana. Os povos Maias, Astecas e Toltecas produziram belas peças no
México e os Incas e outros povos que lhes antecederam no Peru fabricaram peças de cerâmica
com muita habilidade (NASCIMENTO, 2007). Os egípcios, grandes construtores da história
da humanidade, se distinguiram notavelmente na elaboração de tijolos em suas formas e
aspectos mais variados, principalmente na utilização para construção civil. Os romanos foram
os que primeiro estabeleceram uma fabricação racional de peças cerâmicas, isto é, como
atividade industrial. Os muçulmanos, herdeiros das artes dos Persas, Assírios e Caldeus,
foram grandes propagadores da arquitetura cerâmica (NASCIMENTO, 2008).
A utilização da cerâmica no Brasil vem bem antes do que se considera seu
descobrimento, desde os índios, povos precursores do seu manuseio no país, e de civilizações
que viveram no território brasileiro no século XIV (NASCIMENTO, 2007).
Dados da ANFACER (2012) mostram que a cerâmica é usada nos mais variados
segmentos como na medicina, na fabricação de prótese de ossos, dentária e obturações; como
na pecuária australiana que reveste os chips injetados em animais, fabricação de porcelana;
trilhos do trem bala no Japão e, na construção civil, é usada na fabricação de telhas, tijolos, e
materiais de revestimentos cerâmicos para utilização em paredes, pisos e fachadas.
Conforme Costa (2009), a cerâmica é um material bastante utilizado na construção,
tendo uma boa aceitação no mercado devido sua alta resistência, durabilidade, aparência e
custo, que há mais tempo acompanha o homem em sua evolução histórica a fim de
proporcionar uma maior utilidade do seu uso (NASCIMENTO, 2008).
25
2.2.1 A Indústria Cerâmica no Brasil
Acompanhado da Espanha, Itália e China, o Brasil encontra-se entre os grandes
produtores mundiais de produtos cerâmicos, sendo essa produção, quase em sua totalidade
consumida no mercado interno (BANCO DO NORDESTE, 2010).
De acordo com os dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), de
2008, (SEBRAE et al, 2013), no Brasil, distribuídas em seu território, existem
aproximadamente 6.903 empresas de cerâmicas e olarias, que geram um faturamento anual de
R$ 18 bilhões, e 293 mil empregos diretos, e 900 mil empregos indiretos. O maior produtor
de cerâmicas no Brasil é o Estado de São Paulo, e, grande parte das empresas no País que
operam neste setor tem caráter familiar, com pequena produção e baixa demanda tecnológica.
As empresas de grande porte detém certo domínio tecnológico, são automatizadas e tem
grande produção, porém estão presentes em pequenas quantidades.
A indústria cerâmica no Brasil vem evoluindo rapidamente, com ampla diversidade de
produtos, atingindo um nível considerável de qualidade mundial na quantidade que tem sido
exportada. De acordo com a Associação Brasileira de Cerâmica (ABC) em 2012, isso tem
sido possível devido à abundância de matérias-primas naturais, as fontes alternativas de
energia, além da disponibilidade de tecnologias nos equipamentos industriais.
As regiões com maior destaque na produção de cerâmica no Brasil são as regiões Sul e
Sudeste, e isto advém principalmente da densidade demográfica registrada, como também às
inserções de tecnologias que estão associadas aos centros de pesquisas das grandes
universidades do país, e que contribuem para o desenvolvimento de empresas com grandes
infraestruturas, acompanhadas da abundância de matéria-prima e energia. Dentre as demais
regiões do País, apesar de se desenvolverem em menor escala, destaca-se a região Nordeste
com um aumento na demanda de materiais cerâmicos, principalmente nos segmentos ligados
à construção civil (ANFACER, 2012).
De acordo com dados do Banco do Nordeste (2010), o setor cerâmico brasileiro, de
um modo geral, apresenta-se deficiente em termos de dados estatísticos, pois existe uma
carência de indicadores de desempenho, que são ferramentas indispensáveis para que se
aperfeiçoe o monitoramento e a competitividade. Isso faz com que seja necessário existir um
monitoramento com o registro da evolução do número de empresas nesse setor para o
Nordeste.
26
Os gargalos apresentados por esse segmento estão relacionados aos problemas ligados
a exploração da matéria prima, a instabilidade do mercado, a gestão organizacional e
tecnológica, sazonalidade e acesso ao capital de giro (ZANDONADI, 1996 e BANCO
NORDESTE, 2010). Tais fatores caracterizam a indústria de cerâmica estrutural como de
elevada produção e baixa qualidade, baixo valor agregado, alto índice de produtos não
conformes, pouco controle ambiental e de força de trabalho empregada, com baixíssimo nível
de qualificação (BEZERRA, 2005).
Em relação à região Nordeste, verifica-se que a produção está localizada
principalmente nos Estados do Ceará, Bahia e Pernambuco, vindo em seguida Rio Grande do
Norte, Maranhão e Piauí (SINDICER, 2012).
2.2.2. A Indústria Cerâmica no Estado do Rio Grande do Norte
Dentre os tipos de cerâmicas produzidos no país a cerâmica vermelha é o principal
produto fabricado no estado do Rio Grande do Norte, produzindo telhas, tijolos e lajotas,
dentre outros produtos subdivido por polos e cada um deles com produtos distintos, sendo a
secagem dos produtos realizada de forma diferente entre os polos. As empresas que atuam
nesse setor, em geral, estão localizadas na zona rural, concentradas nas proximidades de
Natal, no vale do Rio Assú, e nas regiões do Seridó e Oeste (SEBRAE et al, 2013).
No polo Seridó sua produção é voltada mais para telhas, sendo a secagem do dos
produtos realizada, prioritariamente, a céu aberto. Mas as cerâmicas que possui o forno
abóboda no Seridó a secagem é realizada em estufas que aproveitam parte do calor gerado
pela queima do produto e parte da energia é oriunda de uma câmara de combustão adaptada à
estrutura da estufa que utiliza, além de madeira, fontes alternativas como briquetes.
O setor cerâmico é composto principalmente por microempresas, de gestão familiar ou
associativa, de baixa demanda tecnológica. Atualmente, 206 cerâmicas são registradas no
Estado, sendo que dessas, 186 indústrias estão em funcionamento, com 735 fornos em
atividade, consumindo uma média de 13.950 metros estéreos de madeira semanal (GALDINO
et. al., 2012).
A indústria cerâmica produz diversos tipos de artefatos como telhas, tijolos e lajotas
que são vendidos no mercado local e, em municípios do Rio Grande do Norte e de outros
27
Estados como Alagoas, Bahia, Ceará, Maranhão, Paraíba, Pernambuco, Piauí, Sergipe e o
Pará (ADESE, 2003).
De acordo com IBGE (2013) dos 167 municípios existente no Estado do Rio Grande
do Norte, a indústrias cerâmica estão distribuídas em 39 municípios, concentradas em quatro
polos regionais: Seridó (99) indústrias, Assú (33) indústrias, na Grande Natal (38) indústrias,
e a Oeste (16) indústrias. A concentração dessas indústrias nessas regiões se dá em função da
proximidade com as minas de argilas, bem como a abundância de matérias-primas nestes
locais (SINDICER, 2013).
De acordo com Galdino et. al., (2012), o setor corresponde a uma atividade econômica
de grande dinamicidade no Estado do Rio Grande do Norte, principalmente, na economia das
pequenas cidades, considerando as oportunidades de emprego, pois geram em torno 6.395
empregos diretos e indiretos, para um faturamento médio anual de 208,16 milhões de reais.
De 3.277 empregos diretos, o faturamento médio anual é da ordem de 106,9 milhões de reais
na região do Seridó, e é nessa região onde estão concentrados 53% do número de indústria em
atividade no Estado do Rio Grande do Norte.
Localizado na Região do Seridó, o município de Parelhas, é o maior produtor de telhas
do Estado, com 33 indústrias de cerâmicas em atividade, sendo que 80% da sua produção
comercializada para outros estados (CARVALHO, 2001). De acordo com a ADESE (2003) A
região do Seridó se configura como a maior produtora nacional de telhas, havendo um
destaque maior a cidade de Parelhas.
Dos 735 fornos em funcionamento utilizados para queima dos produtos cerâmicos na
indústria cerâmica no Estado do Rio Grande do Norte 406 são do tipo caipira. Destes, 339
estão na região do Seridó. No município de Parelhas, de 33 indústrias cerâmicas registradas,
31 possuem fornos do tipo Caipira e apenas 2 utilizam fornos Abóboda no processo de
queima. De modo geral, os fornos do tipo “caipira” representam 55,3% do total de fornos em
funcionamento no referido estado, e estão, principalmente, instalados em pequenas indústrias
(SEBRAE et. al., 2013).
Dentre os polos cerâmicos no Estado do Rio Grande do Norte, se destaca na produção
de telhas, com expressiva geração de empregos e renda para a população, o polo localizado na
região do Seridó, que é integrada por vinte e cinco municípios, sendo eles: Acari, Bodó,
Caicó, Carnaúba dos Dantas, Cerro Corá, Cruzeta, Currais Novos, Equador, Florânia, Ipueira,
Jardim de Piranhas, Jardim do Seridó, Jucurutu, Lagoa Nova, Ouro Branco, Parelhas, Santana
do Mato, Santana do Seridó, São João do Sabugi, São Fernando, São José do Seridó, São
28
Vicente, Serra Negra do Norte, Tenente Laurentino Cruz e Timbaúba dos Batistas
(ANDRADE, 2009).
Dentre as atividades nessa região, a indústria cerâmica se configura como a mais
abrangente, e é a principal fonte de renda para vários municípios que iniciaram essa atividade
em olarias manuais produzindo artefatos de cerâmica vermelha de forma rudimentar. Com o
aumento do mercado consumidor e as exigências por novas opções, a indústria de cerâmica
passou a ser uma além de uma fonte de emprego e renda, também de sobrevivência de várias
famílias na região e no Estado (RIO GRANDE DO NORTE, 2005).
De acordo com Silva (2005), a região do Seridó se destaca na produção de telhas,
devido a concentrar cerca de 50% do total de indústrias cerâmicas, o que reflete ser a região
considerada atualmente como a área de maior índice de desertificação do território potiguar,
devido principalmente à retirada de solos e madeiras da região para uso intensivo na produção
ceramista.
Segundo os dados da Agência de Desenvolvimento do Seridó (ADESE, 2008), o uso
da madeira na indústria de cerâmica vermelha na região Seridó é muito elevado. Esse setor
consume quase 70% da madeira utilizada como combustível na região. A partir da Tabela 1 é
possível observar dados do consumo mensal de madeira por atividade. Nota-se que das cinco
5 atividades que mais consomem a madeira em processos produtivos no Rio Grande do Norte,
o setor cerâmico o maior consumidor, seguido das caieiras, que também são da mesma área de
produção, sendo que essa é feita de maneira mais artesanal comparada à indústria de
cerâmica; e por último as panificadoras.
Tabela 1. Diagnóstico do uso da madeira pelos setores industriais na região Seridó/RN
Atividades
Econômicas
Consumo mensal de
madeira Metros /
Estéreos
% do total
1º Cerâmicas 22.749 69,7%
2º Caieiras 2.050 6,3%
3º Queijeiras 1.892 5,8%
4º Carvoarias 1.431 4,4%
5º Panificadoras 1.101 3,4% Fonte: ADESE (2008)
29
2.3 O PROCESSO PRODUTIVO DA CERÂMICA VERMELHA
As etapas da cadeia produtiva da cerâmica vermelha seguem, conforme um processo,
que pode ser considerado comum a todas as empresas, envolvendo fases tais como:
exploração de barreiros, tratamento prévio da matéria prima, seguido pela moldagem e
secagem do produto, queima, fabricação da telha como produto e sua estocagem, podendo
existir situações em que apenas algumas variações ocorram dependendo das características
particulares de cada matéria prima ou produto final.
Extração das Argilas
De acordo com Silva (2009), as argilas estão depositadas nas várzeas dos rios,
constituindo aluviões recentes, sendo sua extração feita a céu aberto. O plano de extração
deve prever a remoção e disposição da argila, assegurando a economia no transporte, a
segurança no trabalho e o aproveitamento completo da jazida. Os equipamentos mais
utilizados para extração de argila são retroescavadeiras, escavadeiras, ou dragas. Estes
equipamentos enchem as caçambas dos veículos, em geral caminhões, que transportam as
argilas para os pátios das fábricas, onde formam grandes estoques para homogeneização e
sazonamento.
Estocagem das Argilas
A estocagem ou sazonamento é o processo de intemperismo em que as argilas são
submetidas quando estocadas a céu aberto nos pátios das cerâmicas para decomposição das
matérias orgânicas, melhoria de sua plasticidade e trabalhabilidade, lixiviação dos sais
solúveis, e para tornar-se homogênea quanto à distribuição da umidade (BACCELLI
JÚNIOR, 2010).
Quando se utilizam dois distintos tipos de argilas, os estoques são feitos em montes
separados, havendo sempre o cuidado com o controle da umidade da argila, e para facilitar a
penetração de água na argila se faz furos verticais (BACCELLI JÙNIOR, 2010).
Após a estocagem o material é separado sendo formados montes de argilas onde são
misturados e homogeneizados, em proporção de duas camadas de argila plástica, denominada
de gorda; para uma de argila não plástica, denominada de magra, ou seja, com um traço de
30
2:1, com espessuras iguais. Quanto maior for o tempo de estocagem da argila melhor será o
processo de eficiência do sazonamento. O tempo de estocagem, geralmente, é de 4 semanas,
podendo ficar até 12 meses, dependendo da disponibilidade e do estoque de argila. Os montes
devem ser cortados perpendicularmente e o material transportado para o local onde se inicia o
processo.
Preparação da matéria prima
Após o sazonamento, a argila é transportada para o caixão alimentador, que dosará a
quantidade necessária para alimentar a linha de produção. A mistura da argila dosada no
caixão alimentador é transportada para desintegradores, onde os grandes blocos de argila são
destorroados e as pedras e as sujeiras existentes são retiradas. Na sequência, a massa de argila
é levada pela esteira transportadora até ao misturador, onde é homogeneizada e umidificada
com a quantidade de água necessária para extrusão do produto cerâmico desejado. A massa
homogeneizada é transportada para um laminador, e depois de laminada é transportada para
maromba, e em seguida para o molde, para ser cortada no tamanho desejado (SEBRAE/ RJ,
2000).
Secagem da telha
De acordo com Pretrucci (1998), a secagem é um processo de evaporação da umidade
da superfície do material e da difusão das zonas internas de maior concentração para as
externas de menor concentração, sendo ambas realizadas juntas e com a mesma velocidade
até ao final da secagem.
De acordo com o SEBRAE et. al., (2013), a secagem consiste na eliminação da água
utilizada para dar conformidade às peças. A umidade de extrusão para produtos tipo telha fica
entre 16 a 20%. Após a secagem, esta umidade residual deve estar abaixo de 5% para
secagem artificial (secadores), e na faixa de 8 a 10% para secagem natural (galpões e pátios).
A secagem natural acontece pela exposição das peças ao ar livre, exposta diretamente
ao sol, ou em galpões, onde as peças são arrumadas em pilhas ou em prateleiras, e neste caso,
o processo de secagem é mais lento, e sujeito assim, às condições atmosféricas.
No período chuvoso a secagem artificial torna a produção mais lenta, em virtude das
condições atmosféricas e das chuvas que retardam a secagem. Caso as telhas sejam exposta à
chuva ficam inadequadas para serem utilizadas. Para evitar à perda dessas telhas os
31
operadores providenciam a cobertura das mesmas com lonas. E caso as telhas sejam
molhadas, são recolhidas do pátio e colocadas nas pilhas de argilas, sendo reutilizadas em um
novo processo de produção.
A secagem forçada evita essa exposição à chuva ou garoa, pois as telhas ficam
cobertas e protegidas, e apenas quando o tempo está nublado há um retardamento na secagem.
Nesse processo também há outra vantagem que é o aproveitamento do calor emitido pelos
fornos com secadores do tipo artificial intermitente ou contínuo, e em ambos os casos, é
necessário insuflar o ar quente no secador. Este ar quente pode vir do aproveitamento do calor
da chaminé dos fornos ou da queima de combustíveis exclusiva para esta finalidade.
Para Morais (2011) durante a secagem a água livre, permanece no material com uma
umidade de equilíbrio, ou seja, aquela capaz de provocar uma tensão de vapor igual à
existente no ar em suas condições de temperatura e grau higrométrico.
Para Petrucci (1998) A secagem é uma evaporação de umidade na superfície do
material seguida de uma difusão de umidade das zonas internas de maior concentração para as
externas de menor concentração, sendo os dois processos realizados simultaneamente com a
mesma velocidade, até que se interrompa a secagem ou até o final da mesma. Caso a operação
não seja bem conduzida corretamente às peças apresentarão deformação, e se for muito lenta
aumentam os gastos na produção. Se as peças forem levadas ao forno com muita umidade
ocorrerão tensões internas que causam trincas nas peças ou deformações.
A queima dos Produtos
A etapa subsequente a de secagem é a queima, que consiste em submeter às telhas
parcialmente secas a um tratamento térmico sob altas temperaturas, para que essas adquiram
as propriedades desejadas, a exemplo da resistência mecânica, conforme valores especificados
pelas normas técnicas. Para queima de produtos cerâmicos, de cor vermelha, a temperatura
adequada dever estar entre 900 ºC e 950 ºC (BACCELLI JÚNIOR, 2010). As transformações
físico-químicas que ocorrem na telha melhoram as propriedades mecânicas do produto que
adquire como principal característica visual a cor avermelhada. Após a queima, vem o
resfriamento e em seguida o desenfornamento para uso ou comercialização (SEBRAE/ RN,
2000).
De acordo com Morais (2011), é necessário que exista um controle rigoroso no
processo de aquecimento e resfriamento dos fornos, durante a fase de queima, bem como o
controle da velocidade com que a temperatura aumenta e diminui ao longo do tempo. Durante
32
o processo ocorrem variações de expansão e contração, apesar da expansão não ser observada
a olho nu, se esse tempo não for controlado de forma adequada ocorrerão deformações,
fissuras ou quebras das peças. Isso mostra a necessidade de sempre ser observada a curva de
processamento do material pelos operadores da queima.
De acordo com Silva (2011), a queima é fase mais importante do processo de
fabricação cerâmico, e para Petrucci (1998), a queima é responsavel pelas transformaçoes
estruturais da argila.
O processo da queima, segundo Silva (2011), é composto de quatro fases, a saber:
Preaquecimento – inicia-se com um aquecimento gradativo para retirada da água de
intercecurções e estrutural presentes nas materias primas, sem provocar defeitos nas
peças cerâmicas causados por contrações durante a expulsão da umidade. Este
processo, dependendo do forno, até atingir a temperatura de 650 °C, tem uma duração
entre 8 horas e 13 horas;
Fogo forte - chamado também de caldeamento, se inicia por volta de 650°C e pode ser
elevado em maior ritmo até atingir 950 °C ou 1000 °C. É nessa fase que começam as
ocorrências de reações químicas que proporcionam ao corpo cerâmico as
características de dureza, estabilidade, resistência aos vários agentes fisícos e químicos
e a coloração pretendida;
Patamar – corresponde a temperatura máxima de queima, na qual as peças
permanecem, um determinado tempo numa temperatura constante, durante o qual a
microestrutura do produto final será consolidada.
Resfriamento – corresponde a fase que é realizada de forma lenta e cautelosa para
evitar ocorrência de trincas, podendo tambem nessa fase ser aproveitado o calor
emitido, para secadores, num período com duração em torno de 24 horas.
De acordo com Bouth (2008), quando a temperatura aumenta, através das curvas de
queima, verificam-se os seguintes fenômenos:
33
Quando a queima atinge 100 °C, ou um pouco mais, ocorre a eliminação da água
higroscópica (água adicionada na massa);
Na temperatura de 200 °C ocorre a eliminação da água dos poros (formação de
argilominerais);
Entre 350 °C e 650 °C ocorre a combustão orgânica;
Na temperatura de 573 °C ocorre a transfomação do quartzo alfa em beta, e no
resfriamento ocorre o sentido inverso;
Entre 400 °C e 650 °C ocorre a eliminaçao da água de constituição (molecular que faz
parte da estrutura cristalina do argilomineral);
A partir de 700 °C verifica-se a reação química da silíca e alumina (elementos
fundentes);
Entre 700 °C e 950 °C ocorre a decomposição de carbono;
Acima de 1000 °C ocorre a sinterização do material, dando-lhe dureza e compactação,
até atingir a fusão do corpo cerâmico.
2.4 FORNOS UTILIZADOS PARA QUEIMA DE PRODUTOS CERÂMICOS
Os fornos utilizados pela indústria de cerâmica vermelha, na fase de queima, podem
ser classificados como intermitentes ou contínuos, sendo diferenciados pelos níveis de
eficiência empregados em cada sistema.
De acordo com Sposto (2007), podemos diferenciar cada processo como:
A) Fornos intermitentes: O processo de queima nesses fornos ocorre em bateladas, ou
seja, esses fornos podem ser do tipo: caipira, circular, paulistinha, garrafão, abóboda e
Plataforma. Suas principais características são: apresentar uma construção rápida, com um
baixo custo, e terem um aquecimento irregular e grande consumo específico, com difícil
aproveitamento dos gases de exaustão, quando comparados àqueles construídos a partir de
tecnologias mais desenvolvidas.
Os fornos intermitentes possuem controles distintos e esse dependem de decisões
empíricas, podendo, ou não, ser utilizados instrumentos que vão proporcionar um maior
controle interno da temperatura, pressão, combustão e consumo de combustivel, o que auxilia
34
o operador na sua atividade para obter uma queima de boa qualidade (JORGE BOUTH,
2008).
B) Fornos Contínuos: O processo de queima ocorre sem interrupçao para descarga ou
carregamento dos produtos. Enquanto um lote de peças está chegando ao final de queima,
outro lote está sendo iniciado, sem descontinuidade do processo. Suas principais
caracteristicas são apresentar um baixo consumo específico de combustível, baixo ciclo de
queima, possuir um controle de aquecimento e aproveitamento dos gases mais homogêneo, no
entanto, exige construção complexa e de custo mais elevado (SILVA, 2011).
No Rio Grande do Norte A queima de produtos de cerâmica é feita em diferentes tipos
de fornos. Os fornos mais utilizados são os fornos de chama direta, tipo caipira e garrafão,
muito comum, sendo o caipira encontrado mais na região do Seridó, mas também em outras
regiões do Estado. Outros fornos encontrados são os de chama reversível tipo Abóbada,
Catarina, Corujinha e Paulista; e os fornos semi contínuo do tipo Hoffmann e Câmara, ainda
pouco comum no Estado. Existem também os fornos contínuos do tipo Túnel também
encontrados em apenas três indústrias cerâmicas situadas na Região da Grande Natal. Outra
forma de queima dos produtos cerâmicos é em caieira para aquelas indústrias que não
possuem fornos (SEBRAE et. al., 2013).
2.5 FORNOS DO TIPO “CAIPIRA”
Os fornos do tipo “caipira” possuem geometria retangular e não possuem coberturas.
São considerados de baixa eficiência em função do alto consumo de madeira e por
produzirem em maior quantidade produtos de segunda qualidade (Rodrigues, 2012). O forno
do tipo “caipira” produz, em média, 20% de telhas consideradas de primeira e, entre 60 e 80%
de telhas de segunda qualidade, apresentando um consumo médio de 0,7 m3 a 0,9 m
3 de
madeira por tonelada de produto queimado (Rodrigues, 2012). O percentual de perdas desse
processo pode atingir mais de 20% do total de telhas produzidas.
No Estado do Rio Grande do Norte aos poucos vem sendo registradas mudanças nas
indústrias de cerâmica vermelha com relação aos tipos de fornos utilizados, e os fornos mais
rudimentares do tipo “caipira” gradativamente vêm sendo substituídos (SEBRAE et. al.,
35
2013). Na Tabela 2 estão apresentados dados dos anos de 2001 e 2013 sobre os tipos de
fornos em funcionamento nas indústrias cerâmicas do Rio Grande do Norte.
Tabela 2. Tipos de Fornos cerâmicos utilizados pelo setor de cerâmica vermelha no Estado do
Rio Grande do Norte nos anos de 2001 e 2013.
Tipo de forno Número de fornos
(SENAI 2001)
Número de Fornos
(Diagnóstico 2013)
Caipira 450 406
Corujinha 3 138
Igreja 100 129
Hoffmam 10 17
Câmara 0 06
Abóboda 04 32
Túnel 02 03
Catarina 04 0
Baleia 0 02
Garrafão Redondo 0 03
Total forno 06 11
Total 683 735 Fonte: (SEBRAE et. al., 2013)
Observa-se, a partir da tabela acima, que nos últimos onze anos houve uma redução no
uso do forno Caipira para queima dos produtos cerâmicos no Rio Grande do Norte, uma vez
esses representavam 65,9% em 2001, e hoje representam 55,3%. No entanto, os fornos do tipo
“caipira”, ainda predominantes no setor cerâmico do Estado do RN, estão concentrados
principalmente na região do Seridó. Dos 406 (quatrocentos e seis) fornos existentes no
Estado, 339 (trezentos e trinta e nove) unidades estão no Seridó, 56 (cinquenta e seis) na
Grande Natal, e 11 (onze) na Região Oeste. Somente na região do Baixo Assú esse tipo de forno não
é encontrado.
Os fornos do tipo “caipira” são do tipo intermitente seu processo de queima ocorre em
forma de bateladas e são empregados geralmente em empresas de pequeno porte. Apresentam
como vantagem um baixo custo de construção e como desvantagens: um alto consumo
específico de combustível, o não aproveitamento de gases de exaustão, um aquecimento
irregular e o não controle dos gases, ausência de controle de tempo e temperatura do processo,
além da queima resultar em produtos de baixa qualidade com altas porcentagens de perdas.
36
2.6 CONSIDERAÇÕES SOBRE A MATÉRIA-PRIMA UTILIZADA NA
PRODUÇÃO DA CERÂMICA VERMELHA
Na produção de telhas as matérias-primas são argilas e siltes argilosos, esses
apresentam alto teor de impurezas, e o mineral de ferro, é um dos elementos responsáveis pela
cor avermelhada dos produtos (CARVALHO, 2001). Em geral as telhas de cerâmica
apresentam granulometria com grãos finos com tamanho menor do que 0,05 mm, em forma
de lâminas (SANTOS; SILVA, 1995).
Para Nascimento (2007), os argilominerais são minerais constituintes das argilas,
cristalinos e são quimicamente constituídos de silicatos hidratados de alumínio, ferro e
magnésio, tendo geralmente alguma porcentagem de alcalinos terrosos. Os principais são a
caulinita, a ilita e as montmorilonitas.
Nascimento (2007) descreve que o Caulinita é o principal argilomineral componente
das argilas, sendo responsável pela elevada resistência mecânica dos produtos cerâmicos.
Quando pura, é pouco utilizada em cerâmica vermelha por necessitar de elevadas
temperaturas para adquirir melhor resistência, e deve ser misturada a outros tipos de argilas.
A ilita é usada em blocos, tijolos, telhas e lajotas, e é um dos elementos que responde
pela coloração avermelhada dos produtos. É, em geral, por ser muito plástica, de fácil
moldagem, e apresenta bom desempenho na secagem.
A montmorilonita, em pequenas proporções, é benéfica nas argilas para cerâmica
vermelha, porque favorece a plasticidade, a fusibilidade e sinterização. É dita expansiva por
absorver grande quantidade de água. Por ser muito plástica, pode ocasionar problemas na
moldagem e trincas na secagem e queima.
O óxido de ferro é responsável pela cor avermelhada dos produtos cerâmicos após a
queima, e causa mesmo em pequenas quantidades a redução da plasticidade; sendo a alumina
um apoio para que argila consiga suportar altas temperaturas sem deformar-se, em que é
recomendável um baixo teor deste constituinte.
A sílica livre mesmo em pequena quantidade diminui a cor avermelhada das argilas
causando retração nas peças durante a secagem e a queima, mas facilita a moldagem.
Os sais solúveis em grande quantidade causam manchas antes e depois da queima. Já a
matéria-orgânica de origem vegetal e grande quantidade causam trincas na secagem e na
queima, devido à retração. Durante a queima, origina pontos pretos na superfície dos
produtos.
37
Os compostos de cálcio o gesso (sulfato de cálcio) e o calcário (carbonato de cálcio)
causam aumento de volume nos produtos cerâmicos, acarretando falhas.
E silicatos e fosfatos – são fundentes benéficos quando em pequenas proporções,
porém, em maiores quantidades, podem acarretar a quebra das peças. Os feldspatos (silicatos
hidratados de alumínio) sódicos, potássicos ou cálcicos diminuem a plasticidade, aumentam a
resistência e impermeabilidade do produto.
A argila se destaca pela sua propriedade de plasticidade e moldagem quando
submetida a elevadas temperaturas, e com uma presença de alto teor de óxido de ferro,
quando dosada para serem moldadas, e após a queima conservarem sua forma, sem ocorrer
excessiva retração ou deformação.
2.7 PROPRIEDADES FÍSICAS DA MADEIRA QUE INFLUENCIAM NO
FORNECIMENTO DE ENERGIA
2.7.1 Densidade da Madeira
A madeira é combustível essencial para o preparo de alimento para um grande número
de famílias e comunidades em diversas regiões do planeta. Estima-se que, de cada seis
pessoas, duas utilizam a madeira como a principal fonte de energia, particularmente para
famílias de países em desenvolvimento, principalmente em processos de secagem, cozimento,
fermentações e produção de eletricidade (BRITO et. al., 2008).
Sabendo da importância da madeira, torna-se necessário o conhecimento de suas
características, com isso uma das propriedades da madeira a densidade é uma quantificação
direta do material lenhoso por unidade de volume, estando relacionada a muitas características
tecnológicas fundamentais para produção e a utilização dos produtos florestais (ARANTES,
2009). Ela é considerada um dos parâmetros mais importantes entre as diversas propriedades
físicas da madeira, pois afeta todas as suas demais propriedades. Seus efeitos, porém são
interativos e difíceis de serem avaliados isoladamente (SHIOYAMA, 1990).
De acordo com Trugilho (1995), a utilização da madeira para a produção de energia,
apesar de não ser restritiva, dependendo de algumas características internas da madeira, como
o teor de lignina e a densidade básica.
38
De acordo com Arantes (2009) a densidade é conceiuada como a relaçao entre a massa
de madeira seca e o seu volume verde. Ela é considerada um dos mais importantes indices de
qualidade da madeira para os mais diversos fins, seja como materia prima industrial ou
energética. A densidade não deve ser utilizada como índice de qualidade de forma isolada, em
função da alta correlaçao com outras propriedades da madeira.
A densidade básica é dada como referência, por alguns autores, como um índice de
qualidade da madeira, pois influencia outras propriedades da mesma, e dos produtos que são
gerados, podendo ser um parâmetro referencial para a seleção de espécies florestais indicadas
para produção de energia. É obtida a partir da relação entre a massa absolutamente seca da
madeira e o volume saturado, sendo expressa em g/cm3 ou kg/m
3 (SANTOS, 2010). Essa
densidade é identificada popularmente pelo “peso da madeira”, e classificada em madeira
“leve” que corresponde à madeira de baixa densidade, a exemplo do cedrinho (Erisma
uncinatum); e “pesadas” (madeira de alta densidade), como é a madeira de jatobá (Hymenaea
courbaril) (CECCANTINI, 2007).
2.7.2 Teor de Umidade da Madeira
O uso de uma determinada madeira para fins energéticos basear-se, entre outros, no
potencial para produção de biomassa do indivíduo (característica intrínseca da árvore, clone,
espécie ou gênero) e, em relação à madeira propriamente dita, no conhecimento do seu poder
calorífico, além do seu teor de umidade (quantidade de água presente na madeira expressa em
percentual da massa total). (COMUNICADO TÉCNICO, 2008)
Geralmente, no momento do corte da árvore, a umidade está acima de 60 %, porém,
por sua natureza higroscópica, decorrente de sua composição química – polímeros de
celulose, hemicelulose e lignina (BORGES e QUIRINO, 2004), sendo a madeira capaz de
absorver ou liberar água para o meio ambiente.
O índice de umidade da madeira influencia significativamente no poder calorífico
líquido já que a vaporização da água exige energia. Caso uma madeira seja usada como
combustível contendo umidade, mas o índice de umidade elevado impactará a praticabilidade
total da produção energética, considerando que mais água contida no combustível provoca um
poder calorífico mais baixo, e consequentemente, a eficiência do combustível é mais baixa. E
com isso, ao ter um volume maior de combustível, aumenta-se a quantidade final utilizada, e
também o custo (LIPPEL, 2014).
39
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42
CAPÍTULO I – AFERIÇÕES DE TEMPERATURAS NA
SUPERFÍCIE DO FORNO DO TIPO CAIPIRA.
43
RESUMO
O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o perfil térmico de fornos tipo “caipira”
na superfície do forno utilizados pelo setor de cerâmica vermelha em Parelhas, na região do
Seridó/RN. Foram realizados 4 tratamentos, com três repetições, com um delineamento
inteiramente casualizado, totalizando 12 unidades experimentais (queimas). O lote de argila
foi o parâmetro utilizado como referência para distinguir os tratamentos. Foram monitorados:
o tempo de queima durante todo o processo, a quantidade de madeira utilizada em cada
queima, as telhas enfornadas antes para determinação da qualidade do produto e a distância do
fio com carga durante a queima. Para caracterização do perfil térmico do forno foram aferidas
temperaturas em 15 pontos marcados na superfície da carga enfornada. As aferições foram
realizadas em intervalos de 30 minutos, a partir do pré-aquecimento, até ao final da queima,
utilizando um pirômetro de mira laser. A argila foi caracterizada e analisada, utilizando-se as
técnicas de fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X (DRX), análise
granulométrica (AG). A madeira foi caracterizada e realizada análise de umidade e de
densidade básica. Pelos resultados, verificou-se que a madeira apresentou densidade básica
com valores próximos, umidade dentro dos padrões permitidos, sendo no tratamento 1 a mais
alta, obteve um consumo heterogêneo de madeira. A argila apresentou grande retração linear
quando submetida ao fogo. O parâmetro do fio foi significativo para todos os tratamentos,
mas com oscilações diferenciadas, significando que o fio não deve ser o modo de forma
genérico e exclusivo, utilizado como critério para finalização do processo de queimas. A
qualidade das telhas esteve atrelada, principalmente, as temperaturas alcançadas e o tipo de
argila, sendo essas temperaturas influenciadas pela umidade, densidade da madeira e as
condições atmosféricas. A parte central do forno foi à área que atingiu maior temperatura, e
de maneira mais homogênea, com maior concentração de produtos de primeira qualidade. A
curva de temperatura ideal, que proporcionou a melhor qualidade dos produtos cerâmicos foi
atingida na parte central do forno.
Palavras-Chave: Cerâmica vermelha, telha, queima, madeira.
44
ABSTRACT
The present study aimed to characterize the thermal profile of kilns " redneck " on the surface
of the oven used by the red ceramic industry in Doubleview, in the Seridó / RN region. 4
treatments were performed with three replicates, with a completely randomized design , a
total of 12 experimental units ( firings ). The batch of clay was used as a reference parameter
for distinguishing treatments. Were monitored: the time during the firing process, the amount
of wood used at each firing, the tiles enfornadas prior to determining the quality of the
product and the distance of the thread under load during firing. To characterize the thermal
profile of the oven temperature by 15 points marked on the surface of the load put into the
furnace were measured. Measurements were taken every 30 minutes from preheat until the
end of burning, using a pyrometer laser sight. The clay was characterized and analyzed using
the techniques of X-ray fluorescence (XRF ), X-ray diffraction ( XRD) analysis , particle size
analysis (FA). The wood was characterized and held moisture analysis and basic density.
From the results, it was found that the wood basic density showed values close, humidity
within allowable standards, the treatment being 1 the highest, got a mixed wood consumption
. Clay showed high linear shrinkage when subjected to fire. The parameter of the wire was
significant for all treatments, but with different variations, meaning that the wire should not
be so generic and unique form, used as a criterion for completion of the burn process. The
quality of the tiles was linked mainly the temperatures reached and the type of clay, and these
temperatures influenced by moisture, wood density and atmospheric conditions. The central
part of the furnace was the area that reached higher temperature, and in a unified manner, with
the highest concentration of top quality products. The ideal temperature curve, which
provided the highest quality of ceramic products was achieved in the central part of the
furnace.
Keywords : Red pottery , tile , burning wood .
45
1 INTRODUÇÃO
A atividade ceramista em seu processo produtivo envolve as fases de extração da
matéria prima (a argila), a mistura, moldagem, secagem e queima, para depois ser estocado e
estar disponível para a comercialização dos produtos cerâmicos.
Esse processo produtivo no estado do Rio grande do Norte, na maior parte dos casos,
ainda hoje tem procedimentos que podem ser caracterizados como inadequados e carentes de
novas práticas, tendo-se como destaque os insumos energéticos, como o consumo de madeira
no processo de queima dos produtos. Verifica-se que essa atividade trata-se de um processo
de produção que não tem conseguido reduzir as perdas produtivas e nem melhorar a
produtividade e a qualidade do produto. Mesmo com essas condições verifica-se que esse
processo inadequado tem sido bastante empregado, haja vista ser encontrado em praticamente
todo Estado, embora seja visto como fator de geração de trabalho, renda e desenvolvimento
social mesmo que de maneira seletiva e desigual (SILVA, 2005).
O setor de cerâmica vermelha no Estado do Rio Grande do Norte é constituído
predominantemente por microempresas de gestão familiar ou associativa, com baixa demanda
tecnológica ( Carvalho, 2001). Sendo este segmento muito importante para economia do
Estado, principalmente nas pequenas cidades do interior do Estado, gerando emprego nas
regiões mais carentes, contribuindo significativamente para fixar o homem ao campo,
evitando o seu migração para as grandes cidades no período de seca (BACCELLI JUNIOR,
2010).
As empresas produzem em sua maioria telhas coloniais, que são vendidas para outros
estados do Nordeste, principalmente para os mercados de Pernambuco, Paraíba, Alagoas e
Sergipe. Para classificação dos produtos as indústrias de cerâmicas empregam um método
empírico de visualização, separando os produtos como de primeira qualidade, segunda
qualidade e terceira qualidade. As telhas com qualidade mais baixa e preços menores, em
geral, têm sido vendidas para consumidores das classes C, D e E (CARVALHO, 2003). A
telha considerada como de primeira qualidade apresenta cor vermelha homogênea, sem
empenamento ou assimetria aparente; as de segunda qualidade apresentam pequenos defeitos
como empenamento bordas, trincas, coloração esbranquiçadas; as de terceira qualidade
apresentam manchas pretas e esbranquiçadas, com empenamento; e as de chocolate
apresentam cor amarronzada.
O setor ceramista no estado se configura como um dos que mais causam danos ao
meio ambiente com a retirada da madeira e da argila de maneira excessiva. Na região do
46
Seridó os fornos utilizados nas indústrias de cerâmicas vermelhas apresentam um alto
consumo de madeira com a predominância de formos do tipo caipira, que geralmente são
operados de forma empírica, utilizando princípios de controle bastante primitivos, sendo
predominante o controle visual (SILVA 2011).
Diante dessa realidade o trabalho possui como objetivo caracterizar o perfil térmico de
fornos do tipo “caipira” na superfície do forno utilizados pelo setor de cerâmica vermelha na
região do Seridó-RN, visando sugerir intervenções que possam resultar na melhoria da
qualidade dos produtos e na redução do consumo de madeira.
2 OBJETIVOS
Objetivo Geral:
Caracterizar o perfil térmico na superfície dos fornos tipo “caipira” utilizados pelo
setor de cerâmica vermelha, em Parelhas, na região do Seridó/RN.
Objetivos específicos:
Avaliar características físicas da madeira utilizada como fonte de energia nos
fornos caipira;
Analisar as propriedades da argila utilizada para confecção dos produtos
cerâmicos;
Estabelecer uma curva de temperatura na parte superior dos fornos caipiras com
base na metodologia atualmente utilizada para controle dos parâmetros durante o
processo de queima;
Estudar correlações existentes entre o tempo de queima e as temperaturas
alcançadas em fornos caipiras;
Estudar a correlação entre o gradiente de temperatura e a distância do fio, tempo
de queima e as temperaturas alcançadas durante a queima;
Estudar correlações existentes entre a qualidade do produto com as características
do consumo de madeira, o tempo de queima, as temperaturas alcançadas em fornos
caipiras;
Indicar o tempo de queima e a curva de temperatura ideal, que proporcione a
melhor qualidade dos produtos cerâmicos.
47
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 LOCAL DE ESTUDO
Para execução do projeto foi selecionada uma indústria de cerâmica vermelha que
utiliza no seu processo fabril o forno tipo “caipira” na fase de queima dos produtos. Como
critério de seleção foram obtidas informações da Associação de Ceramistas do Seridó
(ACESE) e considerada a disponibilidade da indústria para realização do experimento com a
liberação do sítio de pesquisa para desenvolvimento da coleta de dados.
A pesquisa foi realizada na cerâmica Esperança, localizada na zona rural do município
de Parelhas/RN, na mesorregião Central Potiguar e na microrregião Seridó Oriental, com um
IDH de 0,676 (PNUD/2010), uma população estimada em 20.354 habitantes (IBGE, 2013).
Parelhas limita-se com os municípios de Carnaúba dos Dantas, Equador, Jardim do
Seridó e Santana do Seridó, e com o Estado da Paraíba (Figura 1), abrange uma área de 523
km², apresenta latitude de 06º 41’ 16” e longitude 36º 39’ 27, sendo seu acesso feito pelas
rodovias BR-427 e RN-086 (MASCARENHAS, 2005).
48
Figura 1. Localização do município de Parelhas-RN.
Fonte: IBGE adaptado (2010).
Registrada como Cerâmica Esperança, a indústria em que foi realizado o
experimento possui uma área de aproximadamente, 2,6 ha, e tem como estimativa de
produção 720 milheiros ao mês. A empresa dispõe de quatro fornos em funcionamento, todos
do tipo “caipira”, e gera em média 37 empregos diretos, sendo desde 5 mulheres. Os salários
mensais variam entre um salário mínimo, que corresponde atualmente a R$ 754,00, e dois mil
reais, de acordo com a função exercida. A Tabela 1 mostra dados gerais sobre a Cerâmica
Esperança, que funciona há quatro anos, produzindo telhas, que corresponde a 97%, e lajotas,
que respondem por 3% da produção.
49
Tabela 1. Dados sobre a Indústria de Cerâmica Esperança - RN.
Empresa Cerâmica Esperança
Número de empregos diretos 37
Peças produzidas por mês (milheiros)
aproximadamente 720
Número de fornos 4
Quantidade de fornos utilizados para
queima por semana 4,5
Média de telhas por forno (milheiros) 38 a 42
Consumo médio mensal de madeira (m³) 360
Dias de funcionamento por mês 24
Fonte: Informações do Proprietário da Cerâmica Esperança (2012).
3.2 DESCRIÇÃO DO FORNO PARA REALIZAÇÃO DA PESQUISA
Foi observado o processo de queima dos produtos cerâmicos em forno do tipo caipira,
que se constitui de um forno amplamente empregado na região do Seridó/RN, como também
em várias regiões no Brasil, que se configura de maior uso, devido, dentre outros fatores, seu
baixo custo de implantação, um funcionamento simples, tendo seu formato como o de uma
caixa retangular (Figura 2).
Figura 2. Forno Caipira.
Os fornos utilizados na pesquisa tiveram, em sua construção, tijolos comuns, e foram
dotados de uma caixa de abastecimento destinada à acomodação das peças cerâmicas a serem
queimadas, com 8 câmaras de combustão por onde ocorre a entrada de ar (Figura 3). O
sistema de distribuição de calor ocorre no piso, e este se constitui por tijolos de oito furos,
50
visando à passagem dos gases de combustão. Na construção das paredes foram utilizados
tijolos maciços. Os gases de combustão seguem uma trajetória ascendente, passando pelas
peças que estão sendo cozidas, e atingem o topo, onde não há cobertura de alvenaria.
O processo de enchimento de forno é feito por uma abertura colocada na parte
frontal, que é fechada com barro, após esse enchimento. No caso do experimento, o forno
possui duas aberturas, após o enchimento do forno com as peças que serão submetidas à
queima, faz-se uma cobertura das mesmas com telhas de refugos, já queimadas.
Seguido do processo de queima, ocorre o resfriamento dos produtos cerâmicos,
processo que tem uma duração de cerca de 24 horas, e após isso considera-se encerrado o
processo, sendo feita a retirada das telhas. O carrego e o descarrego das telhas (Figura 3) é
realizado pelo lado oposto das câmaras de combustão (Figura 4).
Figura 3. Aberturas para carregamento do forno.
Fontes: Autora (2014).
Figura 4. As câmaras de combustão.
Fontes: Autora (2014).
51
Estes fornos são denominados fornos intermitentes, funcionam em ciclos periódicos de
carga-queima-descarga, e apresentam baixo custo de construção e manutenção de operação,
sendo, porém, fornos com uma concepção de baixíssima eficiência energética. No caso
especifico presentam dimensões de 9,95 m × 3,02 m × 2,26 m correspondentes à largura,
comprimento e profundidade, respectivamente. As câmaras de combustão apresentam
dimensões de 54 cm × 49 cm × 372 cm, correspondentes à largura, altura e profundidade,
respectivamente como mostra a planta baixa do um forno (Figura 5). Não há grelha na
estrutura das câmaras de combustão, e a retirada das cinzas é realizada ao final de cada ciclo.
Esses fornos acomodam, em cada queima, de 37 mil a 42 mil telhas.
Figura 5. Planta Baixa do forno caipira.
52
O forno caipira utilizado na pesquisa não apresentava nenhum controle efetivo de
temperatura durante o processo, e nem controle de vazão de ar para serem procedidas às
intervenções na combustão visando um melhor aproveitamento do calor gerado pela queima
da biomassa. Em todo o processo houve a condução por parâmetro do fio de cobre, este
estendido na superfície do forno, obtida da experiência adquirida pelos operadores ao longo
do tempo (Figura 6).
Figura 6. Fio de cobre sobre a carga enfornada, utilizado como referência para controle do processo de
queima.
Autoria própria, 2014.
3.3 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE, DENSIDADE BÁSICA DA MADEIRA E O
CONSUMO DE MADEIRA DURANTE A QUEIMA
Para determinação da densidade básica e do teor de umidade da madeira foram
coletadas as amostras da madeira na pilha de madeira no pátio da cerâmica, antes de cada
queima. Foram retiradas amostras de discos de madeira com 4 cm de diâmetro, sendo 2
amostras de discos com diâmetro pequeno, 2 médio e 2 grosso, totalizando 6 amostras de cada
queima. Em seguida, as amostras foram aferidas em relação à massa de cada disco, e
devidamente identificadas, no campo, para serem armazenadas em sacos plásticos, e levadas
para a Escola Agrícola de Jundiaí, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, para serem
feitas as análises de densidade básica e umidade da madeira no laboratório de energia da
madeira.
Para determinação do teor de umidade, inicialmente as amostras foram colocadas na
estufa, para secagem total, com circulação forçada de ar, a uma temperatura de 103 ± 2 ºC até
6cm
53
que atingissem uma massa constante. Após as secagens as amostras foram pesadas novamente
para obtenção do teor de umidade por meio da fórmula.
× 100
Em que:
U - Umidade (%)
PU - Peso da amostra úmida (g)
PS - Peso da amostra seca (g)
Para determinação da densidade básica os procedimentos utilizados para a análise estão
de acordo com o método de imersão em água, descrito por Vital (1984). Os valores foram
calculados a partir da média aritmética das densidades das respectivas amostras coletadas em
campo.
Foi monitorado o abastecimento de madeira desde o pré-aquecimento, até a finalização
da queima, sendo calculada a quantidade de vezes que o forno foi abastecido durante toda a
queima.
3.4 CARACTERIZAÇÃO DA ARGILA
Foram utilizados 4 tipos de argilas, denominados de tratamento 1, 2, 3 e 4.
Inicialmente as argilas foram secas numa estufa a 150 °C.
As matérias-primas foram caracterizadas por meio de análise químicas com amostras
argila seca e peneiradas utilizando as técnicas de fluorescência de raios X (FRX), análise
mineralógica por difração de raios X (DRX), e análise granulométrica.
54
3.5 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Para análise granulométrica foi utilizado o método de peneiramento. Para tal, utiliza-se
uma série de peneiras de abertura de malhas conhecidas, determinando-se a percentagem em
peso retida ou passante em cada peneira. Este processo divide-se em peneiramento grosso,
partículas maiores que 2 mm e peneiramento fino, partículas menores que 2 mm. As amostras
foram, inicialmente, secadas em estufa e seu peso determinado, depois foram colocadas na
peneira de maior abertura da série previamente escolhida e levada a um vibrador de peneiras
onde permaneceram pelo tempo necessário à separação das frações. Depois foram pesadas as
quantidades retiradas em cada peneira e calculam-se as porcentagens de solo que passaram
por cada uma delas.
3.6 ANÁLISES QUÍMICAS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS - X (FRX)
Para a determinação da composição química quantitativa das matérias-primas foram
feitos a análise mineralógica racional de fluorescência. Primeiramente foram classificadas na
peneira de 200 mesh (ABNT nº 200) e seca em estufa por 24 h a 110ºC. Na realização desta
análise foi utilizado um Espectrômetro de marca Shimadzu, modelo EDX-720 do Laboratório
LABEMAT do CTGÁS-ER.
3.7 ANÁLISE POR DIFRAÇÃO DE RAIOS - X (DRX)
Para determinar os minerais encontrados nas amostras de argila foram feitos ensaios
de DRX, que foram realizados com material moído abaixo de 325 mesh (44µm). O
equipamento está alocado no LABEMAT do CTGÁS-ER e é um XRD-6000 Shimadzu com
tubo de Cu (λ= 1,54056Ǻ). A tensão utilizada foi de 40kV e a corrente de 30mA, com
varredura de 2º a 80º para 2θ, com velocidade de 2º/min e passo de 0,02º/passo. A avaliação
das fases de cada matéria-prima e produto final analisados foi dada por comparação entre os
picos gerados no difratograma com cartas padrões do programa de computador JCPDF,
cadastradas no ICDD (Internacional Center for Difraction Data).
55
3.8 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NA SUPERFÍCIE DO FORNO
CAIPIRA E OS PARÂMETROS UTILIZADOS COMO CONTROLE DO
PROCESSO DE QUEIMA
Foram proposto 4 tratamentos, com três repetições cada, ou seja, com um
delineamento experimental inteiramente casualizado, totalizando 12 queimas, sendo o tipo de
argila o parâmetro utilizado como referência para distinguir os tratamentos, sendo que foram
utilizados diferentes lotes de argila.
Foram distribuídos 15 pontos para aferições de temperatura, durante toda a queima na
superfície da carga enfornada (Figura 7), distribuídos de maneira equidistante, sendo 5 fileiras
com 3 pontos em cada, separados 1,54 cm entre eles. Esses pontos foram marcados com um
giz, por ser composto de um material que não apaga em altas temperaturas. Foram marcadas,
sobre a parede do forno, as localizações de cada fileira, considerando que no momento da
queima havia muita emissão de fumaça e as orientações ajudavam na visualização dos pontos,
como mostram as Figuras 7, 8 e 9.
Figura 7. Pontos de amostragem para aferição das temperaturas ao longo da superfície da carga.
56
Figura 8. Pontos marcados para aferição do Forno.
Fonte: Autora (2014).
Figura 9. Pontos marcados sobre a parede das temperaturas ao longo da superfície da carga (2013).
Fonte: Autora (2014).
As tomadas de temperatura nos pontos foram feitas em intervalos de 30 minutos, a
partir do pré-aquecimento (inicio da queima) até ao final da queima, utilizando-se, nos pontos
indicados, o pirômetro mira a laser mostrado na Figura 10.
57
Figura 10. Pirômetro a laser. Registro da temperatura. Pirômetro, bateria e capa.
Fonte: Autora (2014).
Nos fornos do tipo caipira, o controle do processo de queima das cerâmicas é
realizado de forma empírica baseando-se na retração dos produtos cerâmicos ocasionada pelas
reações da argila quando submetida a altas temperaturas. Para esse controle utiliza-se um fio
de cobre junto às telhas no topo, com um prumo determinado por blocos de tijolos no final do
fio. Este método toma como critério, para fim do processo, a distância entre o produto
cerâmico e o fio que permanece fixo durante todo o processo, acima da superfície da carga do
forno a uma distância pré-determinada.
Ao ser aumentada a temperatura dentro do forno, tem-se início ao processo de queima,
causando uma retração das telhas, e aumentando a distância entre os produtos e o fio de cobre,
o processo cessa quando a distância entre eles for aproximadamente 6 cm. Considera-se a
distância entre o fio e a cobertura do forno como o parâmetro que determina o final do
processo de queima dos produtos.
O estabelecimento da curva de temperatura versus a distância entre o fio e a carga,
torna-se uma ferramenta auxiliar para controle do processo de queima dos produtos
cerâmicos.
58
3.9 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO
Para avaliar a qualidade da telha, houve o monitoramento, a partir da identificação da
quantidade de telhas enfornadas para serem submetidas à queima. Após o resfriamento do
forno foi feito o acompanhamento da retirada das telhas, com distinção da qualidade e
verificação da quantidade do material produzido, sendo estes classificados como sendo:
produtos de primeira qualidade; segunda qualidade; terceira qualidade; produtos mal
queimados (chocolates), e os desperdícios (telhas quebradas, empenadas ou trincadas), como
mostra a Figura 11.
Figura 11. Classificação de telhas de 1a , 2
a e 3
a qualidade e mal queimadas.
Fonte: Autora (2014).
Para determinar a curva de temperatura média em cada tratamento, foi utilizado
comparações entre as curvas de temperatura média dos tratamentos 1 a 4, pelo teste de
identidade de modelos, utilizando uma equação linear quadrática (p = 0,05).
Posteriormente, a qualidade dos produtos cerâmicos localizados nas áreas com as
temperaturas monitoradas do forno foi correlacionada às curvas de temperatura dessas
regiões, identificando possíveis comportamentos de temperatura que favorecem o ganho de
qualidade das peças.
59
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 MATÉRIA PRIMA
4.1.1 PROPRIEDADES DA MADEIRA
Na Tabela 2 são mostrados os valores médios referentes à densidade básica, umidade e
consumo da madeira utilizada no experimento.
Tabela 2. Médias da Densidade básica, umidade e consumo da madeira utilizada no
experimento.
Propriedade Tratamento 1 Tratamento 2 Tratamento 3 Tratamento 4
Densidade (g/cm3) 0,64 0,70 0,70 0,67
Umidade (%) 30,08 15,96 15,28 13,66
Consumo (m3) 18,43 20,66 19,33 20,76
Verifica-se, na Tabela 2, que a densidade básica dos tratamentos 1 e 4 foram menores
em relação aos demais. Os tratamentos 2 e 3 obtiveram os maiores valores para essa
propriedade. Sendo favorável para a combustão, pois quanto maior for a densidade da
madeira, maior é a massa. Essa característica confere a madeira maior capacidade calorífica
por volume, otimizando as câmaras de combustão dos fornos cerâmicos para queima dos
produtos, sendo também uma vantagem no uso de madeira mais densa, pois o volume
requerido na queima será menor. Uma alta densidade básica da madeira é desejável, também,
no planejamento dos custos na queima de produtos cerâmicos, visto que madeiras com alta
densidade, aumenta a produtividade dos fornos. Segundo Shioyama (1990) a densidade um
dos parâmetros muito importantes entre as diversas propriedades físicas da madeira, pois afeta
todas as suas demais propriedades. Seus efeitos, porém são interativos e difíceis de serem
avaliados isoladamente.
Sendo que o índice de umidade da madeira influencia significativamente no poder
calorífico líquido já que a vaporização da água exige energia. Com isso, impactará a
praticabilidade total da produção energética. Pois de acordo com a Embrapa (2008), quando a
madeira é utilizada para geração de energia, a umidade influencia negativamente na
quantidade de calor liberado durante a queima, diminuindo a eficiência energética. Durante a
queima da madeira, parte da energia liberada é utilizada para evaporar a água relativa ao teor
60
de umidade, diminuindo o poder calorífico superior, e consequentemente, a eficiência do
combustível é mais baixa. E com isso, ao ter um volume maior de combustível, aumenta-se a
quantidade final utilizada, consequentemente o custo (LIPPEL, 2014).
Os valores médios de consumo da madeira nos 4 tratamentos apresentaram pequenas
diferenças. As diferenças no consumo de madeira, segundo Morais (2011), está atrelada com
a combinação do tempo total de queima e temperatura alcançada durante a queima, que
exercem influência diretamente no consumo de energia, bem como com a qualidade da argila
e da biomassa utilizada na queima.
4.1.2 CARACTERÍSTICA DA ARGILA
4.1.2.1 Análise Granulométrica
Os resultados das análises de tamanho de partículas na granulometria são apresentados
de forma resumida na Tabela 3.
Tabela 3. Distribuição de tamanho de partículas das argilas
Amostras <2µm % 2-20 µm % > 20µm%
Argila
Tratamento 1 12,00 81,00 7,00
Argila
Tratamento 2 20,00 77,00 3,00
Argila
Tratamento 3 25,00 70,00 5,00
Argila
Tratamento 4 23,00 68,00 9,00
De acordo com os dados da Tabela 3, as distribuições granulométricas sugerem que as
argilas dos quatros tratamentos são plásticas, compostos por frações de tamanhos constituído
de partículas elevadas de 2 µm, e na faixa de 12 ate 25 % acima de 20 µm nos quatro
tratamentos.
De acordo com Macedo (2007) argilas plásticas apresentam granulometria fina com
grãos abaixo de 2 µm apresentam resistência mecânica após a queima. Mas se o material for
muito plástico, dificulta a moldagem das peças em virtude de seu alto grau de aderência,
sendo inadequada para produção cerâmica. Para reduzir a plasticidade é necessário introduzir
61
argilas que apresentem maior teor de impurezas misturadas aos argilominerais.
(PATRICELLI, 1997).
4.1.2.2 ANÁLISE QUÍMICA DE FLUORESCÊNCIA DE RAIO X (FRX)
Na Tabela 4 são apresentas os resultados da análise química quantitativa das argilas
nos quatros tratamentos em termos de percentual de peso dos óxidos constituintes. As massas
apresentam uma composição típica de matéria - prima argilosa, com predominância de sílica e
alumina e com elevado teores de óxidos de potássio K2O3, óxido de ferro Fe2O3, óxido de
titânio TiO3 e óxido de cálcio CaO.
Tabela 4 - Análise química semi - quantitativas das matérias-primas
Composição Química da massa (% em peso)
Argila SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O3 SO3 TiO3 CaO MgO
Tratamento
1 43.32 37.01 7.74 3.07 0.13 0.99 0.99 6.65
Tratamento
2 47,66 35,33 6,01 2,88 0,12 0.89 1,28 5.61
Tratamento
3 44,71 37,10 7,63 2.69 0,11 0,98 0,76 5.81
Tratamento
4 43,33 36,68 7,59 3,24 0,17 1,02 0,94 6.78
Pode-se aferir que as argilas são equivalentes quimicamente, resultando a
predominância de óxido de silício (SiO2) nas matérias prima nos quatro tratamentos. Isso se
deve a presença de quartzo (SiO2), além da caulinita (Al2 Si2O5(OH)4) e outros minerais
argilosos e não-argilosos que possuem o silício na sua composição química. O segundo
tratamento apresentou o mais elevado teor de SiO2.
As argilas dos quatros tratamentos apresentaram como constituintes básicos, os óxidos
de SiO2 e Al2O3, que juntos são responsáveis pela formação da estrutura do produto das
argilas. O alto percentual de SiO2 pode estar associado a uma grande quantidade de sílica
livre na forma de quartzo que é um agente não plástica. As argilas apresentaram também altos
teores de fundentes o K2O e F2O3 que provavelmente está associado ao argilomineral ilita e
magnetita. As argilas que apresentaram concentração de óxido de cálcio (CaO2) equivalentes
62
não contribui significadamente com a sinterização, em que esse elemento tem efeito fundente
moderado em temperatura de queima abaixo de 1000ºC, ele aparece em todas as argilas.
Observa-se que em todos os tratamentos apresentam teores elevados de óxidos corantes
(Fe2O3 e TiO2), elemento que dar a coloração avermelhada das telhas após a queima e
apresentaram também óxido de magnésio.
4.1.2.3 Análises Química por Difração de RAIOS X (DRX)
Nas Figuras 12,13,14 e15 é ilustrado o difratograma de raios-X obtidos para a massa
das argilas dos tratamentos 1,2,3,e,4.
FIGURA 12- DRX DA ARGILA 01 TRATAMENTO 1.
FIGURA 13 - DRX DA ARGILA 02 TRATAMENTO 2.
63
FIGURA 14 - DRX DA ARGILA 03 TRATAMENTO 3.
FIGURA 15 - DRX DA ARGILA 04 TRATAMENTO 4.
Nos quatro tratamento pode ser observado a presença de quartzo que serve para
diminuir a plasticidade, aumentar a permeabilidade da peça cerâmica e controlar a retração. A
caulinita foi o argilomineral predominante em todas as argilas, seguida da elita e
verminiculita, sendo a elita um silicato de alumínio hidratado e elevado grau de óxido de
potássio, que segundo Varela (2004) toma as argilas muito plásticas, devido seu alto grau de
granulometria fina, de fácil moldagem e bom desempenho na secagem. Alguma vezes
contribui para coloração avermelhada do produto quando associado com ao ferro.
Nos lotes de argila 1 e 2 apresentaram picos de magnetita de deixa a coloração
avermelhada das peças após a queima. Observou-se tambem uma grande presença de anortita
com picos elevados nos tratamentos 1, 3 e 4 e no tratamento 2 com menor intensidade.
64
Observa- se que nos quatro tratamentos os picos de maior intensidade no
difratrogramas estao associados a quartzo e ilita. No tratamento 1 e 2, também observa-se
bicos de magnetita não encontrado nos demais.
4.2. TEMPERATURA NA SUPERFÍCIE DOS FORNOS
Na Figura 16 é apresentado os valores médios de temperatura aferidos na superfície do
forno caipira ao longo do processo de queima da telha durante os tratamentos 1, 2, 3, e 4.
Figura 16. Comparação das tendências de temperatura dos tratamentos 1 a 4.
A média do tempo de queima na produção das telhas foi de 870 min, 910 min, 900 min
e 620 min, para os tratamentos 1, 2, 3 e 4, respectivamente, com uma média do tempo de
queima entre os tratamentos de 825 minutos.
As médias das temperaturas observadas durante a queima nos tratamentos foram
230°C, 170°C, 140°C e 170°C, respectivamente. Nos quatros tratamentos, observou-se uma
grande variação de temperatura entre os quinze pontos durante toda a queima.
Morais (2011), estudando a análise das propriedades termofísicas, mecânicas e
geométricas de telhas cerâmicas queimadas em forno caipira e forno abóboda observaram-se
valores de temperaturas parecidos ao verificados neste trabalho variando de 120 a 170°C.
Conforme pode ser observado, as temperaturas alcançadas nos 4 tratamentos foram
distintas, assumindo, inclusive, particularidades em relação ao tempo decorrido durante o
processo. Esses resultados indicam a heterogeneidade do processo de queima em fornos do
65
tipo “caipira” em função da sua estrutura e da falta de controle. Isso também pode ter sido
influenciado pelo tipo de combustível utilizado na queima que continha grande umidade, e as
condições climáticas. O tratamento 1 obteve maior temperatura de queima, sendo utilizadas as
madeiras de jurema e algaroba; e os tratamentos 2, 3 e 4 obtiveram menor temperatura sendo
usado apenas madeira de algaroba, evidenciando-se que nesses dias em que foram feitos os
experimentos ventava forte, o que provavelmente influenciou na temperatura. O tratamento 4
atingiu o menor tempo de queima e a madeira usada obteve menor umidade entre os
tratamentos.
Para Freitas (2007), as diferenças fundamentais na temperatura em fornos cerâmicos
são as caracteristicas do forno, dimensão, natureza do combustivel, localização, sistema de
controle e o modo de deslocamento da carga no interior do forno, bem como a forma como se
faz a queima realizada pelos operadores.
De acordo com Queiroz et. al., (1988), para conduzir a queima de modo adequado, é
fundamental visualizar o que nela ocorre, o que demanda preferencialmente a monitoração e
controle das temperaturas, para que a curva de queima real se aproxime ao máximo da curva
ideal, evitando-se a avaliação visual pela cor da peça processada, que acarreta uma menor
variabilidade de temperatura.
Observou-se que a temperatura nos pontos mais distantes do centro do forno foi menor
do que na parte central, independente do tratamento. Isso ocorreu devido à localização das
câmaras de combustão e a distribuição ascendente de calor para o forno, considerando que o
calor que sai das câmaras de combustão se distribui ao longo da carga e vai sendo perdido até
chegar ao final dessa carga, e sendo esse calor mal distribuído ao longo da carga,
concentrando em alguns pontos. Vale salientar que nos pontos com menores temperaturas
durante o monitoramento foram os locais onde se registraram as maiores porcentagens de
telhas parcialmente sinterizadas, indicando assim, heterogeneidade de distribuição de fluxo de
calor dentro do forno.
4.3 COMPORTAMENTO DA TEMPERATURA DO FORNO CAIPIRA EM
FUNÇÃO DO TEMPO
Na Figura 17 apresentam-se os gráficos das equações quadrática, de temperatura média em
função do tempo, em cada um dos tratamentos de 1 a 4.
66
Figura 17. Equações de temperatura média em função do tempo para os tratamentos 1 a 4 utilizando
uma equação quadrática.
As temperaturas obtidas na superfície do forno não representam a temperatura ao
longo do forno todo, uma vez que as temperaturas obtidas na superfície são mais baixas em
relação ao resto do forno, e que o sistema tem ausência de cúpula ou cobertura, e sendo o
forno totalmente aberto. Perde-se calor para o ambiente com grande facilidade, sendo
altamente relacionado com as variáveis ambientais, o que não é interessante no processo de
queima das cerâmicas. De acordo Morais (2011), um forno caipira perde 2,4 vezes mais color
para o ambiente na parte superior do forno do que um forno abóboda, visto que o forno
caipira não possui uma cobertura na parte superior.
De acordo com Bouth (2008), a temperatura de sinterização ideal para se obter um
produto de boa qualidade fica entre 900° C e 950 °C, temperaturas essas atingida nas camadas
mais baixas do forno. Com isso, as telhas localizadas nas camadas superiores do forno,
quando a queima é encerrada, ainda estão num patamar de temperatura muito baixa, vindo a
atingir temperaturas mais altas somente depois de algumas horas, e mesmo assim, abaixo do
ideal para a plena sinterização das peças, que acordo com Rodrigues, (2012), ocorre em torno
de 850°C, ou mais.
Já no trabalho de Silva (2011), os melhores resultados obtidos no tempo de queima
foram 1200 minutos de queima e 1440 minutos de resfriamento num forno do tipo “caipira”,
67
tempo superior ao encontrados no presente trabalho na fase de queima, que teve uma média
de 825 minutos.
De acordo com o relatório da Rodrigues (2012), o ciclo de queima costuma ser
relativamente curto, e pode-se ter um pré-aquecimento entre 2 horas a 12 horas, de acordo
com a umidade da carga e da madeira. A queima ocorre no intervalo entre 7 h e12 horas
(dependendo do tipo madeira), e o resfriamento entre 20 horas e 24 horas. Assim, um ciclo
completo deve se situar, em média, em 38 horas, ou seja, 2.280 minutos no total, incluindo o
tempo de resfriamento.
4.4 RELAÇÃO ENTRE A DISTÂNCIA DO FIO E O TEMPO DE QUEIMA
Na Figura 18 são apresentados as equações lineares que relacionam a distância do fio e
o tempo de queima (A), e a distância do fio com a temperatura nos fornos (B) na superfície do
forno nos tratamento de 1 a 4.
68
Figura 18. Relação entre a distância do fio e o tempo de queima (A) e a temperatura (B).
(A) (B)
y = 0,036x - 26,47
R² = 0,969
0
1
2
3
4
5
6
7
0 250 500 750 1000
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Tempo (minutos)
y = 0,051x - 6,797
R² = 0,897
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Temperatura ( C)
y = 0,030x - 18,6
R² = 0,667
0
1
2
3
4
5
6
7
0 250 500 750 1000
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Tempo (minutos)
y = 0,163x - 11,74
R² = 0,966
0
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Temperatura ( C)
y = 0,023x - 17,40
R² = 0,430
0
1
2
3
4
5
6
7
0 250 500 750 1000
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Tempo (minutos)
y = 0,058x - 6,798
R² = 0,971
0
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150 200
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Temperatura ( C)
y = 0,007x - 4,243
R² = 0,681
0
1
2
3
4
5
6
7
0 250 500 750 1000
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Tempo (minutos)
y = 0,010x - 0,158
R² = 0,494
0
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150 200
Dis
tânci
a d
o f
io (
cm)
Temperatura ( C)
Observa-se na Figura 18 que ao se aumentar a temperatura e o tempo, aumentam
também a distância do fio em todos os tratamentos. O tratamento 1 atingiu maior temperatura
e maior distância do fio para as telhas em relação aos demais tratamentos.
69
Pode-se observar que, com o aumento da temperatura na queima, inicia-se um
distanciamento da superfície do forno com o fio em todos os tratamentos e isso ocorre porque
o aumento de temperatura afeta significativamente a retração linear das telhas. Quanto maior
a temperatura, maior é a retração linear da argila.
No 4° tratamento, a análise granulométrica mostrou que a argila utilizada é constituída
em grande parte de partículas finas. As diferentes faixas de granulometria são determinantes
na textura, plasticidade e retração das telhas, pois quanto menor a granulometria, maior é a
plasticidade, e consequentemente a retração. Contudo a argila mais plástica possui menor
estabilidade térmica, maior perda de massa e maior retração após ser submetida à queima.
Uma prática industrial comum tem sido misturar diferentes tipos de argilas a fim de se
obter uma formulação ideal, para que a perda pela exposição ao fogo e a retração não sejam
excessivamente elevadas, e não prejudiquem a estética e a qualidade do produto
(PASKOCIMAS, 2011). A argila utilizada, por ter apresentado granulometria fina, apresentou
maior quantidade de ilita no tratamento 1, indicando o motivo da oscilação do fio, que tinha
uma maior presença de argilominerais e expandiu mais.
Observou-se que com o aumento da temperatura houve um distanciamento
significativo do fio com carga enfornada em todos os tratamentos, com variação de oscilações
diferenciadas. O método do fio utilizado para o controle de queima em fornos do tipo
“caipira” é considerado um método empírico, pois não existe nenhum instrumento que auxilie
o controle da distância do fio, ou regule o aumento ou a diminuição da temperatura do forno.
De acordo com o relatório Rodrigues (2012), o fio de cobre é atualmente, o único
indicador para controle do processo.
A distância do fio entre o produto cerâmico ao final do processo deve ser próximo de 6
cm, e isso ocorreu, apenas no tratamento 1, demonstrando que cada argila tem uma
capacidade distinta em relação a retração, evidenciando que o parâmetro ideal não deve ser o
modo de forma genérica e exclusiva como critério para finalização do processo de queimas de
produtos cerâmicos em fornos do tipo caipira.
70
4.5 RELAÇÃO ENTRE A TEMPERATURA MÁXIMA ATINGIDA NO
FORNO CAIPIRA E O TEMPO TOTAL DE QUEIMA E A PORCENTAGEM
DA QUALIDADE DA TELHA PRODUZIDA
Na Figura 19 são apresentadas as relações entre às porcentagens de telhas de primeira
qualidade a temperatura máxima atingida no forno (A), e com o tempo total de queima (B).
As equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
Figura 19. Relação entre a porcentagem de telhas de primeira qualidade e a temperatura máxima
atingida no forno (A) e o tempo total de queima (B). As equações apresentadas foram significativas
pelo teste F (p<0,05).
(A) (B)
Tra
tam
ento
1
y = -0,00028x + 0,24577
R² = 0,98002
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
0 200 400 600
Tel
has
de
1a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00170x + 1,68341
R² = 0,64991
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
860 880 900 920
Tel
has
de
1a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
2
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
0 100 200
Tel
has
de
1a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
1a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
3
y = 0,00013x + 0,14839
R² = 0,102100,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
0 100 200 300
Tel
has
de
1a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00041x + 0,52401
R² = 0,97844
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
1a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
4
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
0 100 200 300
Tel
has
de
1a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00046x - 0,20867
R² = 0,20329
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
1a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
71
De acordo com a Figura 19, o tratamento 1 obteve correlação negativa na temperatura
máxima atingida e o tempo de queima; o tratamento 3 obteve relação negativa no tempo de
queima, pois quanto maior a temperatura menor a porcentagem de telhas de primeira
qualidade. Os demais tratamentos obtiveram relação positiva, ou seja, ao se aumentar a
temperatura e o tempo de queima aumenta-se também a porcentagem de telha de primeira
qualidade.
Ressalte-se que nos tratamentos em que não se registraram correlações entre as
variáveis, os gráficos não mostram as equações.
A produção de telha de primeira qualidade teve uma porcentagem média entre 5% à
22% entre os 4 tratamentos estudados, e o tratamento 1 foi o que obteve maior quantidade de
telha de primeira, variando de 15% a 22%, sendo que o tratamento 4 registrou a menor
percentagens de telha de primeira qualidade variando de 5% a 20%.
Apesar da heterogeneidade da temperatura houve uma produção significativa de
telhas de primeira qualidade. As telhas de primeira qualidade são encontradas de forma que se
encontram distribuídas entre o 2° e o 3
° piso da região central, nunca nas laterais e nem na
superfície do forno, e isso ocorre em virtude das altas temperaturas atingidas em alguns
pontos do forno.
No entanto, apesar das baixas temperaturas atingidas na superfície do forno, houve
uma significativa produção de produtos de primeira qualidade, isso se deve também pela
grande presença de óxido de ferro e óxido de potássio que quando presentes na argila em
grande quantidade diminuem o tempo e a temperatura de queima dos produtos, ou seja, o
tempo e a temperaturas alcançadas durante a queima é menor que outros produtos que não
tem a presença desses compostos. Originando assim um produto de boa qualidade em menor e
tempo e mesmo tendo atingido baixas temperaturas.
Os resultados encontrados se configuraram, conforme citam Andrade (2009) e
Baccelli Junior (2010), indicando que a produção de telha de primeira qualidade chega até
20%.
O relatório Rodrigues (2012), descreve que uma queima bem controlada em um forno
do tipo “caipira” a produção de telhas de primeira qualidade pode chegar até 35%, quantidade
essa que não foi observada em nenhum tratamento.
Na Figura 20 são apresentados gráficos que relacionam a porcentagem de telhas de
segunda qualidade e a temperatura máxima atingida, no forno (A) e no tempo total de queima
(B).
72
As equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
Figura 20. Relação entre a porcentagem de telhas de segunda qualidade e a temperatura máxima
atingida no forno (A) e o tempo total de queima (B). As equações apresentadas foram significativas
pelo teste F (p<0,05).
(A) (B)
Tra
tam
ento
1
y = 0,00060x + 0,61002
R² = 0,99090
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 200 400 600
Tel
has
de
2a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00415x - 2,92970
R² = 0,85136
0%
20%
40%
60%
80%
100%
860 880 900 920
Tel
has
de
2a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
2
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 100 200
Tel
has
de
2a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
2a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
3
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 100 200 300
Tel
has
de
2a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00016x + 0,84973
R² = 0,99698
0%
20%
40%
60%
80%
100%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
2a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
4
y = 0,00048x + 0,63076
R² = 0,15717
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 100 200 300
Tel
has
de
2a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
2a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
De acordo com a Figura 20, o tratamento 3 obteve correlação negativa no tempo de
queima, pois quanto maior for a temperatura, menor é a porcentagem de telhas de segunda
qualidade. Os tratamentos 1 e 4 obtiveram relação positiva, ou seja ao se aumentar a
temperatura e o tempo de queima aumenta-se também a porcentagem de telha de segunda
73
qualidade. Observe-se que nos tratamentos em que não se configuraram correlações não são
mostradas as equações lineares.
A produção de telha de segunda qualidade teve uma porcentagem, em média de 70%
à 85% entre os 4 tratamentos estudados, e o tratamento 1 obteve 85%, mostrando uma
produção de telha de segunda qualidade em maior quantidade.
De acordo com Andrade (2009) e Baccelli Junior (2010), a produção de telha de
segunda qualidade em um forno caipira é estimada entre 60% a 80%.
Na Figura 21 são apresentadas as relações entre a porcentagem de telhas de terceira
qualidade e a temperatura máxima atingida no forno (A), e o tempo total de queima (B).
As equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
74
Figura 21. Relação entre a porcentagem de telhas de terceira qualidade e a temperatura máxima
atingida no forno (A) e o tempo total de queima (B). As equações apresentadas foram significativas
pelo teste F (p<0,05).
(A) (B)
Tra
tam
ento
1
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
0 200 400 600
Tel
has
de
3a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00006x - 0,05264
R² = 0,12744
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
860 880 900 920
Tel
has
de
3a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
2
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
0 100 200
Tel
has
de
3a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
0,0%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
2,5%
3,0%
3,5%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
3a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
3
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
0 100 200 300
Tel
has
de
3a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00001x + 0,02184
R² = 0,99926
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
3a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
4
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
0 100 200 300
Tel
has
de
3a
(%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00003x - 0,00176
R² = 0,17114
0,00%
0,50%
1,00%
1,50%
2,00%
2,50%
3,00%
3,50%
600 700 800 900 1000
Tel
has
de
3a
(%)
Tempo total de queima (minutos)
Na Figura 21 as relações estabelecidas entre a porcentagem de telhas de terceira
qualidade e a temperatura máxima atingida no forno (A) e o tempo total de queima (B),
mostram que o tratamento 3 obteve correlação negativa no tempo de queima, pois quanto
maior a temperatura menor a porcentagem de telhas de terceira qualidade. Os tratamentos 1 e
4 em relação ao tempo de queima obtiveram relação positiva, ou seja ao se aumentar a
temperatura e o tempo de queima aumenta-se também a porcentagem de telha de terceira
qualidade. Para os tratamentos em que não houve correlações entre as variáveis não são
apresentadas as equações lineares.
75
A produção de telha de terceira qualidade foi relativamente baixa ficando entre 1% a
3,5%, e o tratamento 4 obteve a maior porcentagem de telha, da ordem de 3,5%. Os outros
tratamentos registraram porcentagens aproximadas. As telhas de terceira qualidade estão
localizadas, em sua maior parcela no quarto piso, e recebem a chama direta das câmaras de
combustão, o que ocasiona uma sinterização excessiva, e resulta em quebra, empenamento,
rachaduras, trincas ou coloração escura das telhas.
Na Figura 22 são apresentadas as relações entre a porcentagem de telhas mal
queimadas e a temperatura máxima atingida no forno (A), e o tempo total de queima (B). As
equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
76
Figura 22. Relação entre a porcentagem de telhas mal queimadas e a temperatura máxima atingida no
forno (A) e o tempo total de queima (B). As equações apresentadas foram significativas pelo teste F
(p<0,05). (A) (B)
Tra
tam
ento
1 y = -0,00007x + 0,03715
R² = 0,69722
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 200 400 600
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00060x + 0,55189
R² = 0,99168
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
860 880 900 920
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
2
y = -0,00022x + 0,07169
R² = 0,98451
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 100 200
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00011x + 0,12848
R² = 0,99510
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 500 1000
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
3
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 100 200 300
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00008x + 0,10952
R² = 0,98570
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
800 850 900 950
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
4 y = -0,00007x + 0,02788
R² = 0,66470
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 100 200 300
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00006x + 0,06646
R² = 0,98490
0,0%
1,0%
2,0%
3,0%
4,0%
5,0%
6,0%
0 500 1000
Tel
has
mal
qu
eim
adas
Tempo total de queima (minutos)
A Figura 22 mostra as relações entre a porcentagem de telhas de mal queimadas e a
temperatura máxima atingida no forno (A), e o tempo total de queima (B), e em todos os
tratamentos há correlação negativa na temperatura e no tempo de queima, pois quanto maior o
tempo e a temperatura, menor é a porcentagem de telhas de mal queimadas. Para os
tratamentos em que não houve correlação entre as variáveis não são apresentadas as equações
lineares.
77
A produção de telhas mal queimadas ocorre porque a telha não atinge a temperatura de
sinterização suficiente para atingir as propriedades adequadas conforme são exigidas pelas
normas da ABNT. Essas telhas são encontradas geralmente nas partes laterais do forno ou na
superfície do forno, onde atingem baixas temperaturas. Essas voltam para o forno novamente
para serem queimadas visando atingirem o ponto de sinterização adequado, embora após essa
queima não sejam consideradas telhas de primeira qualidade, sendo classificadas como telhas
de segunda ou de terceira qualidade. A produção dessas telhas de acordo com a Figura 21 foi
entre 1% a 6%, uma média de 380 telhas a 3.000 telhas por queima, e no tratamento 1 e 4 a
menor produção foi entre 1% a 3%, e nos tratamentos 2 e 3 a maior produção esteve acima de
3%, chegando até aos 6%.
De acordo com Rodrigues (2012), muitas peças são perdidas por falta de sinterização
completa ou por quebras, e apresentam coloração “chocolate”, indicando que a temperatura da
região onde estavam no forno (na parte superior e nos cantos) não alcançou a temperatura
ideal de sinterização. Peças queimadas durante muito e expostas a temperaturas muito altas
podem ficar sobre queimadas. Por outro lado, Morais (2011) discorrem que temperaturas
muito baixas ou tempos de queima muito curtos, geram peças cruas, principalmente nos
pontos mais frios da fornalha. Macedo (2007) descreve que argilas com granulometria fina
quando submetida a elevada velocidade de aquecimento do forno favorecem o defeito de
bolhas superficiais e lascas no produto cerâmico.
De acordo com Bouth (2008), quando a temperatura aumenta, através das curvas de
queima, verificam-se que quando a queima atinge 100 °C, ou um pouco mais, ocorre a
eliminação da água higroscópica; entre 350 °C e 650 °C ocorre a combustão orgânica; na
temperatura de 573 °C ocorre a transfomação do quartzo alfa em beta, e no resfriamento
ocorre o sentido inverso; a partir de 700 °C verifica-se a reação química da silíca e alumina e
a decomposição de carbono; acima de 1000 °C ocorre a sinterização do material, dando-lhe
dureza e compactação, até atingir a fusão do corpo cerâmico. Sendo que as médias de
temperaturas observadas nos tratamentos não ultrapassaram a temperatura de 250 °C, por isso
a grande concentração de telhas mal queimadas na superficie do forno, sendo necessaria ser
queimadas novamente.
Na Figura 23 são apresentadas as relações entre a porcentagem de telhas quebradas e a
temperatura máxima atingida no forno (A), e o tempo total de queima (B).
As equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
78
Figura 23. Relação entre a porcentagem de telhas quebradas e a temperatura máxima atingida no forno
(A) e o tempo total de queima (B). As equações apresentadas foram significativas pelo teste F
(p<0,05). (A) (B)
Tra
tam
ento
1 y = -0,00025x + 0,10133
R² = 0,91345
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
0 200 400 600
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00192x + 1,74704
R² = 0,96332
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
860 880 900 920
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
2
y = 0,00004x + 0,02423
R² = 0,88873
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
0 100 200
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00002x + 0,01285
R² = 0,92073
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
600 800 1000
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
3
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
0 100 200 300
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = 0,00070x - 0,54052
R² = 0,99956
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
600 800 1000
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Tempo total de queima (minutos)
Tra
tam
ento
4
y = -0,00037x + 0,16002
R² = 0,693810%2%4%6%8%
10%12%14%16%
0 100 200 300
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Temperatura Máxima do formo ( C)
y = -0,00034x + 0,37022
R² = 0,99156
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
600 800 1000
Per
das
po
r q
ueb
ra (
%)
Tempo total de queima (minutos)
Na Figura 23, as relações entre a porcentagem de telhas quebradas e a temperatura
máxima atingida no forno (A) e o tempo total de queima (B), mostram que os tratamento 1 e 4
obtiveram correlação negativa na temperatura e no tempo de queima, pois quanto maior o
tempo e a temperatura menor a porcentagem de telhas de qualidade mal queimadas, e os
tratamentos 2 e 3 registraram uma correlação positiva com maior porcentagens de telhas mal
queimadas. Para os tratamentos em que não houve correlação entre as variáveis não são
apresentadas as equações lineares.
79
A quantidade de telhas quebradas ficou em torno de 3% a 16 %, atingindo até 6.000
mil telhas numa queima, com uma quantidade muito grande de desperdício. Esses resultados
foram semelhantes aos encontrados por Carvalho (2003), que cita a porcentagem de perdas
ocorrendo em torno de 2% a 15%.
4.6 A RELAÇÃO DA QUALIDADE DA TELHA ENTRE A TEMPERATURA
MÉDIA E O TEMPO DE QUEIMA NA PARTE CENTRAL NOS PONTOS
DE MEDIÇÃO 7, 8 E 9 DA SUPERFÍCIE DO FORNO.
Na Figura 24 apresenta-se o gráfico da relação entre a temperatura média no centro do
forno em função do tempo de aquecimento (pontos de medição 7, 8 e 9, localizados na região
central da superfície do forno).
Figura 24. Relação entre a temperatura média no centro do forno em função do tempo de aquecimento
(pontos de medição 7, 8 e 9, localizados na região central da superfície do forno).
0
50
100
150
200
250
0 200 400 600 800 1000
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
Tratamento 1 Tratamento 2 Tratamento 3 Tratamento 4
A relação de temperatura e tempo médio de queima na região central da superfície do
forno, local onde foi encontrada a maior parte das telhas de primeira qualidade, sendo os
pontos 7, 8, 9 adotados como referência para obtenção de produtos de alta qualidade, pois
nessas áreas foi observada a totalidade de telhas de primeira qualidade em todas as queimas,
uma vez que as telhas de primeira qualidade sempre foram localizadas na mesma região, em
maior quantidade, em relação a outras áreas. As temperaturas nessas áreas são mais
homogêneas com um aumento gradativo e sem mudanças bruscas de temperatura.
80
O controle do tempo de queima e da temperatura alcançada influencia diretamente a
qualidade das telhas, pois as peças queimadas durante muito tempo em temperaturas muito
altas ficam sintetizada em excesso. Por outro lado, temperaturas baixas ou tempos de queima
muito curtos podem determinar peças cruas.
Na Figura 25 é apresentada a relação entre a porcentagem de telhas de primeira
qualidade com a temperatura máxima atingida no forno e a taxa média de aquecimento para
os pontos de medição 7, 8 e 9, localizados na região central da superfície do forno. As
equações apresentadas foram significativas pelo teste F (p<0,05).
81
Figura 25. Relação entre a porcentagem de telhas de primeira qualidade com a temperatura máxima
atingida na superfície do forno e a taxa média de aquecimento para os pontos de medição 7, 8 e 9,
localizados na região central da superfície do forno. As equações apresentadas foram significativas
pelo teste F (p<0,05).
Na Figura 25 observa-se a relação entre a porcentagem de telhas de primeira qualidade
com a temperatura máxima atingida no forno e a taxa média de aquecimento para os pontos
de medição 7, 8 e 9, localizados na região central da superfície do forno, e o tratamento 1 em
que se obteve um correlação negativa na temperatura e a taxa média de queima, e no
tratamento 3 se obteve uma correlação positiva. Para os tratamentos em que não houve
correlação entre as variáveis não são apresentadas as equações lineares. .
82
As temperaturas e as taxas de aquecimento alcançadas foram heterogêneas nos quatro
tratamentos. No tratamento 4 observa-se uma maior porcentagem de telha de primeira, com
30% na terceira repetição, atingindo a temperatura máxima de 50 °C. Os demais tratamentos
obtiveram porcentagens entre 10% a 22 %, sendo o tratamento 1 o que teve maior diferença
entre as temperaturas e a taxa de aquecimento nas queimas.
O tratamento 4 obteve a maior porcentagens de telha de primeira em relação aos
outros tratamentos, mesmo atingindo baixa temperatura, seguido do tratamento 3, 2 e 4. A
curva de temperatura ideal, que proporciona a melhor qualidade dos produtos cerâmicos foi o
observada no tratamento 1 que obteve uma média de 18,66% de produto de primeira
qualidade por repetição atingindo temperatura máxima de 400°C.
83
5. CONCLUSÕES
A madeira utilizada na queima de fornos caipira apresentou densidade básica e
umidade sem diferença e um consumo de madeira heterogêneo.
A argila utilizada na queima de fornos caipira apresentou granulometria fina,
plástica e com grande retração linear.
O forno do tipo “caipira” apresentou perfil térmico heterogêneo.
No forno caipira verificou-se que houve o encerramento do processo antes de se
atingir uma temperatura adequada à produção de maior quantidade com telhas de
melhor qualidade.
O parâmetro do fio foi eficiente para todos os tratamentos, mas a variação de
oscilações foi diferenciada entre os tratamentos, demonstrando que o fio não deve
ser utilizado de forma genérica, como o único critério para finalização do processo
de queimas.
A qualidade das telhas mostrou estar atrelada às temperaturas alcançadas, com seu
aumento gradativo, e influenciada pela umidade, densidade da madeira, o tempo de
queima e as condições atmosféricas.
A parte central do forno foi à área que atingiu maiores temperatura, e de forma
mais homogênea, tendo como resultado uma maior concentração de produtos de
primeira qualidade;
A curva de temperatura ideal, que proporciona a melhor qualidade dos produtos
cerâmicos, ocorreu no centro do forno, em que obteve um comportamento térmico
que alcançou maiores temperaturas de forma mais homogênea, sendo essa região
onde foi encontrada a maior concentração e produtos de primeira qualidade no
forno.
84
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Massas Cerâmicas para telha na Rgião do Seridó-RN. 2009. Tese de mestrado UFRN(Pós
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85
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Instituto Tecnológico do Estado do Pernambuco/ITEP.
86
CAPÍTULO II - AFERIÇÕES DE TEMPERATURAS NA
SUPERFÍCIE E EM DIFERENTES POSIÇÕES EM FORNOS
DO TIPO CAIPIRA.
87
RESUMO
O trabalho teve como objetivo geral avaliar o perfil térmico de fornos tipo “caipira”, em
diferentes alturas, estes utilizados pelo setor ceramista em Parelhas, na região do Seridó-RN.
Foram realizados 2 tratamentos, com três repetições, com um delineamento inteiramente
casualizado, totalizando 6 unidades experimentais (queimas). O tipo de argila foi o parâmetro
utilizado como referência para distinguir os tratamentos. Foram monitorados: o tempo de
queima durante todo o processo, a quantidade de madeira utilizada em cada queima, as telhas
enfornadas antes para determinação da qualidade do produto e a distância do fio com carga
durante a queima. Para caracterização do perfil térmico do forno foram aferidas temperaturas
em 15 pontos marcados na superfície da carga enfornada. As aferições foram realizadas em
intervalos de 30 minutos, a partir do pré-aquecimento, até ao final da queima, utilizando um
pirômetro de mira laser. Durante o resfriamento as temperaturas foram aferidas em intervalos
de uma hora, até a abertura da porta e a descoberta da cobertura. Na segunda etapa foram
instalados 12 cilindros metálicos distribuídos nas paredes do forno, sendo 8 cilindros nas
paredes frontais do forno e 2 cilindros em cada paredes laterais, foram instalados
equidistantes, com 17 cm de distância do solo e 30 da parede da superfície. Os cilindros
distribuídos na parte frontal foram colocados a 50 cm da superfície do forno, e na base do
forno distantes 20 cm do solo. Foram instalados também 10 termopares, sendo 5 termopares
distribuídos 1,77cm acima das câmaras de combustão, e 1 termopar em cada lateral, e 3
termopares na parte frontal do forno. Esses foram fixados com profundidade de 30 cm da
parede. As matérias-primas foram caracterizadas e analisadas, utilizando-se as técnicas de
fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X (DRX), análise granulométrica (AG), e
análise de umidade e de densidade na madeira. A madeira utilizada na queima de fornos
caipira apresentou densidade com valores sem diferença significativa entre si, umidades e
consumo heterogêneo. A argila utilizada na queima de fornos caipira apresentou grande e
plasticidade com grande retração linear quando submetidas ao fogo. O parâmetro do fio foi
significativo para todos os tratamentos, mas a variação do tempo foi diferenciada entre os
tratamentos, evidenciando que o fio não deve ser o único critério para finalização do processo
de queimas. A qualidade da telha foi influenciada pelas temperaturas alcançadas e o tempo de
queima. A curva de temperatura ideal, que proporcionou a melhor qualidade de produtos de
primeira qualidade dos produtos cerâmicos, foi à curva de temperatura da região central do
forno.
Palavras Chave: Perfil térmico, argila, forno, telha.
88
ABSTRACT
The work has as main objective to evaluate the thermal profile of kilns "rustic " , at different
times , they used the potter sector in Doubleview , in the Seridó -RN region. 2 treatments
were performed with three replicates , with a completely randomized design , totaling 6
experimental units ( firings ) . The type of clay was used as a reference parameter to
distinguish between treatments. Were monitored : the time during the firing process, the
amount of wood used at each firing, the tiles enfornadas prior to determining the quality of the
product and the distance of the thread under load during firing. To characterize the thermal
profile of the oven temperature by 15 points marked on the surface of the load put into the
furnace were measured . Measurements were taken every 30 minutes from preheat until the
end of burning , using a pyrometer laser sight . During cooling temperatures were measured at
one hour intervals until the door opening and the discovery of coverage. In the second step 12
metal cylinders distributed on the oven walls , and the cylinder end walls 8 of the furnace 2
and rollers on each side walls are installed equidistant to 17 cm from the soil and the surface
30 of the wall are installed. The cylinders distributed on the front were placed 50 cm above
the furnace, and the base of the oven 20 cm distant from the ground. 10 also thermocouples
were installed , and five thermocouples distributed 1.77 cm above the combustion chambers,
and one thermocouple on each side , and three thermocouples in front of the oven . These
were fixed with depth of 30 cm from the wall . The raw materials were characterized and
analyzed using the techniques of X-ray fluorescence (XRF ) , X-ray diffraction ( XRD ) ,
particle size analysis ( AG ) , and analysis of moisture and density of the wood. The wood
used in burning ovens hillbilly density values showed no significant difference between them
, humidities and heterogeneous consumption. The clay used in burning ovens hillbilly and
showed great plasticity with large linear shrinkage when subjected to fire . The parameter of
the wire was significant for all treatments , but the time variation was different among
treatments , indicating that the wire should not be the sole criterion for completion of the burn
process. The quality of the tile was influenced by the temperatures reached and the time of
burning . The ideal temperature curve , which provided the best quality products from top
quality of ceramics, was the temperature curve of the central region of the furnace .
Key Words: Thermal profile clay tile quality
89
1 INTRODUÇÃO
A indústria cerâmica vermelha, devido principalmente ao aumento populacional, vem
aumentando gradativamente sua produção para atendimento às diversas demandas. Com a
expansão do setor verifica-se que a indústria cerâmica tem trazido grandes benefícios para o
País, inclusive para a região do Rio Grande Norte, com oferta de empregos e crescimento
econômico. Porém, atrelada a essas condições de benefícios, é preciso que sejam
implementados melhorias nos métodos de produção, e que novos conceitos se apresentem
como determinantes para que se possa ter um produto final de qualidade, aumentando-se a
comercialização de modo que os impactos sejam positivos para economia, mas também para o
meio ambiente. (SILVA, 2005)
A pesquisa pretende, a partir das análises e estudos, sugerir medidas que possam
melhorar a eficiência térmica de forno caipira com o propósito de eliminar ou minimizar seus
aspectos negativos e potencializar os positivos, de forma a permitir na cidade de Parelhas, no
Estado do Rio Grande do Norte uma fabricação de produtos cerâmicos com maior qualidade e
melhores condições de aplicabilidade.
Pois de acordo com Nascimento (2009), que a Indústria cerâmica no Rio Grande do
Norte no seu processo produtivo não tem conseguido reduzir as perdas da produção, melhorar
a qualidade do produto e o desempenho ambiental da indústria ceramista. Deste modo, trata-
se de uma atividade que tem crescido nos últimos anos e, trazendo consigo, mudanças
econômicas, sociais, culturais e ambientais, sendo uma atividade que demanda uso e consumo
de recursos naturais, afetando adversamente o meio ambiente.
A indústria de cerâmica vermelha abrange um grupo de materiais cerâmicos
constituídos de tijolos, telhas, tubos, lajotas que são fabricados, em geral, próximos dos
centros consumidores, utilizando matéria prima e força de trabalho local. As matérias primas
são argilas e siltes argilosos, que na maioria das vezes apresentam alto teor de impurezas,
entre as quais se destacam minerais como o ferro que é responsável pela coloração
avermelhada do produto após a queima. A madeira que se configura como fonte energética no
processo geralmente é oriunda da mata nativa local.
O processo produtivo de cerâmica vermelha é visto, em seu conjunto, como simples, o
que se constitui num erro, pois o mesmo exige técnicas e profissionais qualificados, cujas
competências e habilidades contribuam para que se tenha um resultado satisfatório na
produção, haja vista, que essa indústria realiza diversas etapas de processamento como o de
90
mineração, preparação, conformação, secagem, e queima, até se obter o produto final, sendo
cada etapa efetuada, considerada de fundamental importância para a etapa seguinte.
Merece destaque a fase de queima, o processo em que a argila perde massa no
desenvolvimento de nova fase cristalina, sendo fundamental que seja feito o controle do
processo de aquecimento e resfriamento dos fornos, considerando-se a velocidade com que a
temperatura aumenta ou diminui ao longo do tempo, o que faz ocorrer variações dimensionais
(expansão e concentração). Caso os tempos adequados não sejam obedecidos, podem ocorrer
deformações, fissuras ou quebras das peças. Cada tipo de argila possui sua própria curva de
processamento individual, e isso deve ser seguido pelos operadores dos fornos, para obtenção
de um produto de melhor qualidade, e otimização do processo (ANDRADE, 2009).
Assim, a partir do estudo acredita-se que haverá condições de indicar futuras
intervenções em função de ter sido caracterizado o perfil térmico do forno caipira em
diferentes alturas do forno, no processo de produção, junto ao setor cerâmico para o
funcionamento da indústria de produção da cerâmica, com adequação de mecanismos
acessíveis a realidade existente, e com baixo custo de aquisição. Além disso, espera-se que
com o estudo seja possível ressaltar as diferenças significativas para a empresa de maneira
que esteja contribuindo não apenas para os ganhos econômicos, mas também para
atendimento as demandas de cunho social e ambiental.
Portanto, busca-se que o estudo em questão possa contribuir de maneira relevante para
minimização dos danos causados ao meio ambiente pela indústria cerâmica, com melhorias
efetivas e práticas adequadas, eficiente e eficaz à realidade local pré-existente.
Nesse contexto, o presente trabalho possui como objetivo geral avaliar o perfil térmico
de fornos tipo “caipira”, em diferentes alturas, utilizados pelo setor ceramista na cidade de
Parelhas, município localizado na região do Seridó-RN.
2 OBJETIVOS
Objetivo Geral
O presente trabalho possui como objetivo geral avaliar o perfil térmico de fornos tipo
“caipira”, em diferentes alturas, utilizados pelo setor ceramista na cidade de Parelhas,
município localizado na região do Seridó-RN.
91
Objetivos Específicos
Obter o perfil térmico na superfície e nas diferentes alturas do forno caipira
visando caracterizar variações na distribuição térmica na superfície e na parte
interna dos fornos;
Indicar entre os métodos utilizados qual o de maior precisão na determinação do
perfil térmico de fornos caipira;
Analisar as propriedades da argila utilizada para confecção dos produtos
cerâmicos;
Avaliar características físicas da madeira utilizada como fonte de energia nos
fornos caipira;
Estudar a correlação entre o gradiente de temperatura e a distância do fio, tempo
de queima durante a queima;
Indicar o tempo de queima e a curva de temperatura ideal, que proporciona a
melhor qualidade dos produtos cerâmicos.
3 MATERIAL E MÉTODO
3.2 DETERMINAÇÃO DA UMIDADE, DENSIDADE BÁSICA E
CONSUMO DE MADEIRA
Foram coletadas as amostras da madeira na pilha de madeira no pátio da cerâmica,
antes de cada queima. Foram retiradas discos de 4 cm de comprimento de diâmetros variados
totalizando 6 amostras de cada queima. Em seguida, as amostras foram pesadas, e
identificadas no campo e armazenadas em sacos plásticos e transportadas para a Escola
Agrícola de Jundiaí, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, para serem feitas as
análises de densidade básica e umidade da madeira no laboratório de tecnologia da madeira.
Para determinação da densidade básica os procedimentos utilizados para a análise estão
de acordo com o método de imersão em água, conforme descrito por Vital (1984). Os valores
foram calculados a partir da média aritmética das densidades das respectivas amostras
coletadas em campo.
92
Foi monitorado o abastecimento de madeira desde o pré-aquecimento, até a finalização
da queima, sendo calculada a quantidade de vezes que o forno foi abastecido durante toda a
queima.
3.3 CARACTERIZAÇÃO DA ARGILA
Para realização deste estudo foram utilizadas dois tipos de argilas, denominadas de
tratamento 1 e 2. Inicialmente as argilas foram secas numa estufa à 150°C.
As matérias-primas foram caracterizadas por meio de análise químicas com amostras
de argila seca e peneiradas, utilizando-se as técnicas de fluorescência de raios X (FRX),
análise mineralógica por difração de raios X (DRX), e análise granulométrica.
3.4 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
Para análise granulométrica foi utilizado o método de peneiramento. Para tal, utiliza-se
uma série de peneiras de abertura de malhas conhecidas, determinando-se a percentagem em
peso retida ou passante em cada peneira. Este processo divide-se em peneiramento grosso,
partículas maiores que 2 mm e peneiramento fino, partículas menores que 2mm. As amostras
foram, inicialmente, secadas em estufa e seu peso determinado, depois foram colocadas na
peneira de maior abertura da série previamente escolhida e levada a um vibrador de peneiras
onde permaneceram pelo tempo necessário à separação das frações. Depois foram pesadas as
quantidades retiradas em cada peneira e calculam-se as porcentagens de solo que passaram
por cada uma delas.
3.5 ANÁLISES QUÍMICAS POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X (FRX)
Para a determinação da composição química as matérias-primas foram classificadas na
peneira de 200 mesh (ABNT nº 200) e seca em estufa por 24 h a 110ºC. Na realização desta
análise foi utilizado um Espectrômetro de marca Shimadzu, modelo EDX-720 do Laboratório
Laboratório de Difração e Fluorescência de Raios-X do Departamento de Ciências dos Materiais
da UFRN.
93
3.6 ANÁLISE QUÍMICA DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)
Para analisar a mineralogia das matérias-primas, bem como as fases formadas após a
queima dos corpos-de-prova , ensaios de DRX foram realizados com material moído abaixo
de 200 mesh (ABNT n° 200). O equipamento também está alocado no Laboratório
Laboratório de Difração e Fluorescência de Raios-X do Departamento de Ciências dos Materiais
Química da UFRN. Um XRD-6000 Shimadzu com tubo de Cu (λ= 1, 54056 Ǻ). A tensão
utilizada foi de 40 kV e a corrente de 30mA, com varredura de 2º a 80º para 2θ, com
velocidade de 2º/min e passo de 0,02º/passo.
3.7 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NA SUPERFÍCIE DO FORNO CAIPIRA E OS
PARÂMETROS UTILIZADOS COMO CONTROLE DO PROCESSO DE QUEIMA
Foram distribuídos 15 pontos para aferições de temperatura, durante toda a queima na
superfície da carga enfornada, distribuídos de maneira equidistante, sendo 5 fileiras com 3
pontos em cada, separados 1,54 cm entre eles. Esses pontos foram marcados com um giz, por
ser composto de um material que não apaga em altas temperaturas. Foram marcadas, sobre a
parede do forno, as localizações de cada fileira.
As tomadas de temperatura nos pontos foram feitas em intervalos de 30 minutos, a
partir do pré-aquecimento até ao final da queima. Na fase de resfriamento as tomadas de
temperatura foram feitas em intervalos de 1 hora até atingir temperatura constante.
Nos fornos do tipo caipira, o controle do processo de queima das cerâmicas é realizado
de forma empírica baseando-se na retração dos produtos cerâmicos ocasionada pelas reações
da argila quando submetida a altas temperaturas. Para esse controle utiliza-se um fio de cobre
junto às telhas no topo, com um prumo determinado por blocos de tijolos no final do fio. Este
método toma como critério, para fim do processo, a distância entre o produto cerâmico e o fio
que permanece fixo durante todo o processo, acima da superfície da carga do forno a uma
distância pré-determinada. Esse processo cessa quando a distância entre a carga e fio for
aproximadamente 6 cm, sendo essa distância o parâmetro que determina o final do processo
de queima dos produtos.
Então, o estabelecimento da curva de temperatura versus a distância entre o fio e a
carga, torna-se uma ferramenta auxiliar para controle do processo de queima dos produtos
cerâmicos.
94
3.8 ANÁLISE DO PERFIL TÉRMICO NAS DIFERENTES ALTURAS DO FORNO
CAIPIRA
Para a realização do estudo do perfil térmico dos fornos caipira os sistemas foram
avaliados por meio da instalação de cilindros metálicos em diversas alturas da estrutura dos
mesmos, sendo aferidas as temperaturas por meio de medidores do tipo infravermelho, para
aquisição dos dados. O monitoramento foi feito nas fases de pré-aquecimento, queima e
resfriamento dos produtos cerâmicos.
Foram realizados 2 tratamentos, sendo a argila o parâmetro utilizado como referência
para distinguir os tratamentos, ou seja foram utilizados dois lotes de argila.
Foram instalados 12 cilindros metálicos distribuídos nas paredes do forno, sendo 8
cilindros nas paredes frontais do forno e 2 cilindros em cada paredes laterais, foram instalados
equidistantes, com 17 cm de distância do solo e 30 da parede da superfície. Os cilindros
distribuídos na parte frontal foram colocados a 50 cm da superfície do forno, e na base do
forno distantes 20 cm do solo.
As aferições foram realizadas a cada 30 minutos a partir da fase de pré-aquecimento
dos fornos, continuando nas fases de queima. Durante o resfriamento as temperaturas foram
aferidas em intervalos de uma hora até a abertura da porta e a descoberta da cobertura.
As Figuras 1, 2, 3 e 4 ilustram os locais onde foram instalados os cilindros metálicos,
com destaque para o desnível da parte posterior do forno.
Figura 1. Imagens dos cilindros utilizados na parede lateral do forno.
Fonte: Autora (2014).
95
Figura 2. Imagens do cilindros utilizados na parede da frente do forno.
Fonte: Autora (2014).
Figura 3. Localização dos 8 pontos de instalação dos cilindros na parte da frente do forno.
Figura 4. Localização dos 2 pontos de instalação dos cilindros na lateral do forno
.
96
Os cilindros foram confeccionados com diâmetros externos de 5 cm, diâmetros
internos de 4,8 cm, espessura da parede de 0,1 cm e o comprimento igual a espessura da
parede do forno. Uma das extremidades do cilindro metálico foi fechada para fazer a
comunicação da parte externa com o interior do forno, e a outra permaneceu aberta para
inserção do medidor infravermelho de temperatura. Os cilindros foram instalados com barro
na parede.
As Figuras 5 (a), (b) e (c) ilustram um modelo típico dos cilindros metálicos utilizados
para tomada de temperatura nos fornos “caipira”.
97
Figura 5. Imagens do cilindro utilizado no forno .(a) Vista da estrmidade aberta.(b) Vista da lateral da
extremidade fechada.(c) Vista extrena do cilindro instalado na parede de um forno.
Fonte: Oliveira, 2012.
As aferições das temperaturas nos cilindros foram feitas com auxilio de um pirômetro
ótico do tipo mira laser, para emissividade, com resolução ótica de 8:1, com range de 0,1 à 1.
Foram registradas as medidas das temperaturas no decorrer do processo de queima do
forno caipira em vários pontos das suas geometrias através de Termopares do tipo K (Cronel-
Alumel) no intervalo de 1 hora durante a queima, e de duas horas durante o resfriamento até
atingir uma temperatura constante. Foram instalados fios de cobre revestidos com veda rosca
material isolante para proteger e conservar o fio das altas temperaturas, pois este material
suporta altas temperaturas sem danificar o fio como mostram as Figuras 6 e 7.
(a) (b)
(c)
98
Figura 6. Termopares instalados no forno para aferições da temperatura.
Fonte Autora (2014).
Figura 7. Fios instalados dos Termopares instalados no forno na parede de tras para aferições
da temperatura.
Fonte: Autora (2014).
Na extremidade do fio instalado um termopar para ser acoplado ao Datalogger com
uma capacidade de registar até 1400°C de temperatura (Figura 8 e 9).
99
Figura 8. Datalogger utilizado na pesquisa.
Fonte: Autora (2014).
Figura 9. Aferição da temperatura com termopar.
Fonte: Autoria própria, 2013.
Foram instalados também 10 termopares, sendo 5 termopares distribuídos 1,77cm
acima das câmaras de combustão, e 1 termopar em cada lateral, e 3 termopares na parte
frontal do forno. Na parte de trás foram colocados a 1 m e 2 cm das laterais e os do centro
com 3 m e 49 cm e o outro com 3 m e 51 cm.
3.8 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DO PRODUTO
Para avaliar a qualidade da telha, houve o monitoramento, a partir da identificação da
quantidade de telhas enfornadas para serem submetidas à queima. Após o resfriamento do
forno foi feito o acompanhamento da retirada das telhas, com distinção da qualidade e
verificação da quantidade do material produzido, sendo estes classificados como sendo:
100
produtos de primeira qualidade; segunda qualidade; terceira qualidade; produtos mal
queimados, e os desperdícios (telhas quebradas, empenadas ou trincadas), como mostra a
Figura 10.
Figura10. Classificação de telhas de 1a , 2
a e 3
a qualidade e mal queimadas.
Fonte: Batista (2013).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 MATÉRIA PRIMA
4.1.1 PROPRIEDADES DA MADEIRA
Na Tabela 1 são mostrados os valores médios referentes a densidade básica, umidade e
consumo da madeira utilizada no experimento.
Tabela 1. Médias da Densidade básica, umidade e consumo da madeira utilizada no
experimento.
Propriedade Tratamento 1 Tratamento 2
Densidade (g/cm3) 0,68 0,70
Umidade (%) 17,34 13,86
Consumo (m3) 24 22
101
Verifica-se, na Tabela 1, que a densidade básica, a umidade e o consumo de madeira
no tratamento 1 foi maior do que os obtidos no tratamento 2, e que o maior consumo no
tratamento 1 pode estar atrelado a maior umidade e a menor densidade, pois na combustão
quanto maior a densidade da madeira, maior a massa, e consequentemente maior capacidade
calorífica por volume, e menor o volume requerido na queima.
Segundo Shioyama (1990), a densidade é um dos parâmetros muito importantes entre
as diversas propriedades físicas da madeira, pois afeta todas as suas demais propriedades.
Seus efeitos, porém são interativos e difíceis de serem avaliados isoladamente.
Os resultados encontrados são considerados satisfatórios, e dentro dos padrões
permitidos, pois a umidade de equilíbrio da madeira ficou próxima ao ponto de saturação das
fibras, conforme estabelecido pela Embrapa (2008), de 22 a 30 %.
Os resultados encontrados pela Rodrigues (2012) obteve um consumo médio de 0,7 m3
a 0,9 m3 de madeira por tonelada de produto queimado, sendo esses resultados maiores do que
encontradas na pesquisa.
4.1.2 PROPRIEDADES DA ARGILA
4.2 ANÁLISES GRANULOMÉTRICAS
Os resultados das análises de tamanho de partículas granulométricas são apresentados
de forma resumida na Tabela 2.
Tabela 2. Distribuição de tamanho de partículas das argilas
Amostras <2µm % 2-20 µm % > 20µm%
Argila
Tratamento 1 14,00 78,00 2,00
Argila
Tratamento 2 25,00 72,00 5,00
A argila 01 (Tabela 2) apresentou uma distribuição granulométrica do tipo Unimodal
em que revela que as argilas são plásticas com um material predominante na faixa de 2 até 20
µm (78 e 72 % respectivamente). A fração de argila varia de 14 a 25 %.
102
4.3ANÁLISE QUÍMICA POR FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X (FRX)
Na Tabela 3 encontram-se os resultados da composição químicas das argilas nos
quatros tratamentos estando apresentadas em porcentagem de peso dos óxidos constituintes.
As massas apresentam uma composição típica de matéria prima argilosa rica em sílica e
alumina.
Tabela 3. Análise química semi-quantitativas das matérias-primas
Composição Química da massa (% em peso)
Argila SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O3 SO3 TiO3 CaO MgO
Tratamento
I
46.43 35.24 6.17 3,07 0.22 0,90 1.17
Tratamento
II
46,59 35.82 6.88 2.68 0.11 1.00 1,19 6.49
Os dados da Tabela 3 observar-se que o teor de óxido de silício (SiO2) das matérias-
primas apresentando um percentual de sílica dentro dos padrões permitidos do percentual
teórico da sílica na caulinita (46,54%). O percentual de alumínio das duas argilas também foi
abaixo do percentual teórico do alumínio da caulinita (39,59%), indicando que o alumínio
presente nas argilas provém da caulinita e do feldspato presentes. Este percentual tende a
aumentar a refratariedade da argila e outros minerais argilosos e não-argilosos que possuem o
silício na sua composição química. Entre as matérias-primas estudadas, apresentaram um
elevado teor de SiO2, podendo ser classificado como uma matéria-prima silicosa. O óxido de
cálcio (CaO2) tem efeito fundente moderado em temperatura de queima abaixo de 1000º C, e
aparece em todas as argilas inclusive com o maior percentual na argila do tratamento 2. Esse
óxido, geralmente, é proveniente, da calcita, dolomita e gipsita.
Observa- se também que todas as argilas se apresentaram como constituintes básicos,
óxidos de SiO2 e Al2O3 sendo consideradas equivalentes quimicamente devido a
predominância desses dois componentes, juntos são responsáveis pela refratariedade das
argilas. O baixo percentual de SiO2 pode estar associado a pequena quantidade de sílica livre
na forma de quartzo que é um agente não plástica. As argilas com alto teor de alumínio
invariavelmente apresentam a caulinita como principal argilomineral e são matérias bastante
interessante para fabricação de materiais refratários. Esta matéria-prima cerâmica apresenta
altos teores de fundentes inclusive do K2O e F2O3 o que provavelmente está associado ao
103
argilomineral ilita e magnetita. Todos os tratamentos apresentaram óxido de magnésio na sua
composição.
4.4 ANÁLISE QUÍMICA POR DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)
Nas Figuras 11 e 12 é ilustrado o difratograma de raios-X obtidos para a massa das
argilas nos tratamentos 1 e 2.
Figura 11 - DRX da Argila 1 tratamento 1.
Figura 12 - DRX da Argila 2 tratamento 2.
104
De acordo com as Figuras 11 e 12 vemos que a análise dos difratogramas indica que a
composição mineralogica delas é semelhante sendo dominada por minerais de argila e
quartzo, e é utilizado para diminuir a plasticidade, aumentar a permeabilidade da peça
cerâmica e controlar a retração, é proveniente, em sua maior fração, da argila não plástica. As
duas amostras apresentam picos dos argilominerais caulinita, apresentndo também reflexões
características de ilita, além dos não argilosos quartzo e feldspato. Observa-se o argilomineral
predominante, para todas as amostras estudadas, é a caulinita, evidenciados pelos seus picos
bastantes intensos e de forma bem definidos. Além da caulinita, é possível detectar picos
característicos do mineral quartzo e mica do grupo das esmectitas.
4.5 TEMPERATURA NA SUPERFÍCIE, CILINDROS E TERMOPARES NOS
FORNOS
Na Figura 13 são apresentados os valores da temperatura aferidas durante a queima e
resfriamento nos tratamentos 1 e 2, respectivamente. Nas figuras (a) e (b) são mostradas as
temperaturas na Superfície; nas figuras (c) e (d) mostram-se as temperaturas aferida nos
Cilindros; e nas Figuras (e) e (f) mostram-se as temperaturas aferidas com Termopar.
105
Figura 13. Temperatura durante a queima e resfriamento: a. Superfície / tratamento 1; b.
Superfície / tratamento 2; c. Cilindros / tratamento 1; d. Cilindros / tratamento 2; e. Termopar
/ tratamento 1; f. Termopar / tratamento 2.
(a) (b)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
Queima Resfriamento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
Queima Resfriamento
(c) (d)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
Queima Resfriamento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
Queima Resfriamento
(e) (f)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
Queima Resfriamento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
Queima Resfriamento
106
O tempo de queima na produção das telhas foi de 2100 min e 1800 min,
respectivamente para os tratamentos 1 e 2.
As médias das temperaturas observadas na superfície do forno durante a queima nos
tratamentos foram aproximadas a 300°C e 280°C, respectivamente. No tratamento 1
observou-se uma elevação de temperatura homogênea durante todo o processo, e mesmo na
fase de resfriamento permaneceu com baixas temperaturas abaixo, de 300°C, com apenas um
ponto observando-se temperaturas acima de 300°C, tendo a maior parte dos pontos
permanecido com temperatura sem grande oscilações. No tratamento 2, na fase de queima as
temperaturas registradas foram, na grande maioria, abaixo de 200 °C, e apenas em um ponto
ficou acima. Já na fase de resfriamento houve uma grande variação de temperatura passando
de 280°C na fase de queima para cerca de 700 °C.
Conforme podem ser observadas nas Figuras 13 c e 13 d, as temperaturas alcançadas
nos cilindros nos dois tratamentos foram semelhantes, com temperaturas próximas sem
grandes oscilações com temperaturas sempre abaixo de 300°C. As baixas temperaturas podem
ter sido influenciadas, pelo tipo de combustível utilizado na queima. Nos dois tratamentos
foram utilizadas madeira de algaroba, o que provavelmente influenciou na temperatura. Outro
fator que pode ter contribuido para a oscilação da temperatura foi a umidade e a densidade da
madeira utilizada nas queimas que foram distintas nos tratamentos. O tratamento 1 que
atingiu menores temperaturas obteve maior umidade e menor densidade na madeira, e
consequentemente essa umidade influenciou nas temperaturas alcançadas.
Observa-se que a temperatura em todos os pontos do forno foi homogênea, mas com
baixas temperaturas independentes do tratamento. Levando em conta que o calor que sai das
câmaras de combustão vai perdendo calor até chegar ao final carga, e não é distribuído de
maneira homogênea concentrando-se em alguns pontos. O que ficou evidente que as
temperaturas aferidas na fase de queima na superfície do forno foram baixas.
Nas Figuras 13 (e) e 13 (f), observa-se que as temperaturas aferidas com os termopares
no período da queima foram mais altas atingindo até 450°C, permanecendo constantes na fase
de resfriamento, com temperaturas mais homogêneas durante toda queima e resfriamento.
Nesta fase a curva de queima foi mais bem definida o que auxilia no controle da queima para
que se tenha uma curva de queima sem subidas rápidas nem muita lenta de maneira mais
precisa.
De acordo com FEAM (2012), o uso de termopares, reduz de forma significativa, o
tempo de queima e o volume de madeira utilizado como combustível. A princípio essa prática
parece ser um fator positivo para a redução no consumo energético da produção das peças
107
cerâmicas, além da redução do possível passivo ambiental relacionado ao estoque atual desses
resíduos siderúrgicos. A qualidade do produto está diretamente relacionada a ela, sendo que o
aumento da produtividade e a redução do consumo específico de energia térmica coloca esse
processo como uma das etapas mais importantes do processamento cerâmico.
Na Figura 14 observam-se as temperaturas médias durante a queima e resfriamento
nos tratamentos 1 e 2.
Figura 14. Temperatura média durante a queima e resfriamento: a. tratamento 1; b. tratamento
2.
(a) (b)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
Superfície Canos Termopar
Queima Resfriamento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100
Tem
pe
ratu
ra ( C
)
Tempo (minutos)
Superfície Canos Termopar
Queima Resfriamento
Observa-se que na Figura 14 (a) as temperaturas médias durante a queima e o
resfriamento no Tratamento 1 foram iguais na Superfície e nos cilindros. Já as temperaturas
nos termopares são diferentes da superfície e dos cilindros, em que as médias das
temperaturas nos termopares foram maiores com um aumento gradativo sem grandes
oscilações, mostrando que houve uma curva de queima homogênea.
No tratamento 2 as temperatura foram todos diferentes na superfície, nos cilindros e
nos termopares, sendo mais heterogênea na fase resfriamento. Segundo Santos (2000), o
alinhamento e regulagem dos queimadores dos fornos também são fundamentais para uma
boa homogeneização do calor no interior do forno. Portanto, a função do estabelecimento de
curva de queima é determinar as faixas de temperatura onde o aquecimento ou resfriamento
deve ser acelerado ou retardado.
108
4.6 RELAÇÃO ENTRE A DISTÂNCIA DO FIO E O TEMPO DE QUEIMA
A Figura 15 mostra a distância média em função do tempo de queima nos tratamentos
1 e 2.
Figura 15. Distância média do fio em função do tempo de queima.
y = 0,003x - 0,792R² = 0,824
y = 0,004x - 2,205R² = 0,944
0
1
2
3
4
5
6
0 500 1000 1500 2000
Dis
tân
cia
do
fio
(cm
)
Tempo (minutos)
Tratamento 1 Tratamento 2
Na Figura 15 observa-se que com o aumento do tempo o fio começa a oscilar se
distanciando da carga em todos os tratamentos. O tratamento 1 atingiu maior temperatura e
maior distância do fio para as telhas com relação ao tratamento 2.
Observar-se que quando maior o tempo maior o distanciamento do fio com a carga nos
dois tratamentos, pois com aumento da temperatura aumenta também a retração linear da
argila, já que a argila dos dois tratamentos era muito plástica.
A distância do fio entre o produto cerâmico ao final do processo deve ser próximo de 6
cm, que foi alcançada nos dois tratamento. Mas a variação da distância do fio tiveram tempos
diferenciados entre os tratamentos, o que demonstrando que o fio não deve ser de forma
genérico, e exclusivo, o único critério para finalização do processo de queimas, já que não
segue um parâmetro regular.
Com isso, dos dois instrumentos utilizados durante a pesquisa para aferições das
temperaturas o que foi considerado mais eficaz e preciso foi o método do termopar, sendo este
recomendado para leitura das temperaturas durante o processo de queima.
109
4.7 A PORCENTAGEM DA QUALIDADE DA TELHA NO FORNO CAIPIRA
Na Figura 16 observa-se a porcentagem da qualidade da telha nos dois tratamentos. .
Figura 16. Porcentagem da qualidade dos produtos no tratamento 1 e 2.
7157
30602
2501938 1212
3200
35660
1481748 1237
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Telha de
primeira
qualidade (%)
Telha de
segunda
qualidade (%)
Telha de
terceira
qualidade (%)
Quebras (%) Telhas mal
queimadas (%)
(%)
Tratamento 1 Tratamento 2
De acordo com a Figura 16 o primeiro tratamento obteve uma porcentagem de telhas
de primeira, segunda e terceira qualidade, aproximadamente em 17,4%, 74% e 0,6%
respectivamente, com 4,7 % de quebra e 2,95 % de telhas mal queimada. O segundo
tratamento obteve 9% de telhas de primeira, 88% de segunda, menos de 1% de telhas de
terceira qualidade, 3 % de telhas quebradas e 2 % de telhas mal queimadas. Nos dois
tratamentos houve uma produção maior de telhas de segunda qualidade e uma produção
abaixo de 20 % de telhas de primeira qualidade, sendo a porcentagem de telhas quebradas
bastante significativa com quase 2 mil telhas por tratamento, o que acarreta desperdício e
prejuízo na produção. E isso poderia ser evitado com um maior controle na queima. Pois
segundo Santos (2000) o calor mal distribuído resulta em peças, numa mesma fornada, cruas,
muito queimadas e boas, dependendo do posicionamento no forno. A qualidade do produto
final e o rendimento da queima em termos do aproveitamento é uma função do modo como à
queima é conduzida.
De acordo com Baccelli Junior (2010) o forno caipira tem perdas enormes na
produção e um alto consumo de madeira, com produtos de baixa qualidade. Para o Sebrae et
al, (2013), este tipo de forno tem consumo elevado de combustível e apresenta produtos de
segunda qualidade, devido principalmente a baixa pressão e às temperatura atingidas durante
o processo de queima, que por ser um forno aberto, tem uma alta perda térmica. Há grande
110
perda de produtos pelo excesso de queima das primeiras camadas que tem contato com
combustão enquanto que as camadas superiores ficam cruas.
Pois de acordo com Anfacer (2012) as peça quando submetida às altas temperaturas,
adquirem rigidez e resistência, mediante a fusão de certos componentes da massa, e como a
argila utilizada apresenta uma composição com alto teor de oxido de ferro e ferro, o ponto de
fusão é menor e com peças apresentando as características exigidas pelas normas mesmo
sendo classificada de segunda qualidade.
Pode se observar que o tratamento 1 perdeu mais peso do que o tratamento 2,
perdendo aproximadamente 14 % da sua massa após a queima. Já no segundo tratamento a
perda foi de aproximadamente 11% de sua massa. O que significa que no primeiro tratamento
houve maior perda de água durante a queima.
111
5. CONCLUSÕES
O forno do tipo “caipira” apresentou perfil térmico heterogêneo.
A madeira utilizada na queima de fornos caipira apresentou densidade sem
diferenças significativas entre se, umidades e consumo heterogêneo.
A argila utilizada na queima de fornos caipira apresentou uma granulometria fina,
plástica com grande retração linear quando submetidas ao fogo.
O parâmetro do fio foi significativo para todos os tratamentos, mas a variação do
tempo foi diferenciada entre os tratamentos, evidenciando que o fio não deve ser o
único critério para finalização do processo de queimas.
A qualidade da telha foi influenciada pelas temperaturas alcançadas e o tempo de
queima e qualidade da argila.
A curva de temperatura ideal, que proporciona uma melhor qualidade dos produtos
cerâmicos, foi obtido na parte central do tratamento 1, sendo assim a curva ideal
indicada, obtendo uma média de 17,4% de produto de primeira, atingindo
temperatura máxima próxima de 300 °C, na média dos termopares.
Utilizando termopares foram mais precisas as aferições do perfil térmico do forno,
sendo dessa forma esse método indicado para caracterização do perfil térmico de
forno do tipo caipira.
112
REFERÊNCIAS
ANDRADE, Felipe Lira. Formiga. Caracterização de Materia Prima de Formulaçao de
Massas Cerâmicas para telha na Rgião do Seridó-RN. 2009. Tese de mestrado UFRN(Pós
graduação Engenharia mecanica). 2009. P 100.
BACCELLI JÚNIOR, Gilberto. Avaliação do processo industrial da cerâmica vermelha
na região do Seridó-RN .Tese de doutorado. Natal: UFRN(Pós Graduação Engenharia
Mecânica) 2010.p.200.
BATISTA, A. K. P. Avaliação do uso de briquetes como fonte alternativa de energia para
uma indústria cerâmica na região Seridó/RN. 2013. 69p. Monografia (Especialização em
Manejo Sustentável do Semiárido) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal,
2013.
Embrapa. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Comunicado técnico 220
Influência da Umidade no Poder Calorífico Superior da Madeira. Org. LIMA, Edson
Alves de. ABADALA, Eros Michel Abdala. WENZEL, Adalberto Aparecido Wenzel. ISSN
1517-5030 Colombo, PR Dezembro, 2008.
FEAM- Fundação Estadual do Meio Ambiente. Avaliação energética das indústrias de
cerâmica vermelha no Estado de Minas Gerais - Belo Horizonte, 2012.
NASCIMENTO, Dayene Cibele Cazer do. ALBUQUERQUE, Adriana Araújo de. SILVA,
Valdenildo Pedro da. As Pequenas Indústrias de Cerâmica Vermelha do Semi- Árido e
sua Responsabilidade Socioambiental. IV Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte
e Nordeste de Educação e Tecnologia Belém-PA.
SANTOS, Gabriel M. dos Santos. NICOLAU, Vicente de P. OLIVEIRA, Amir A. M.
Serragem e gás natural como fontes energéticas em fornos túneis na indústria cerâmica
vermelha. UFSC, Departamento de Engenharia Mecânica – 8º CONGRESSO BRASILEIRO
DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS TÉRMICAS “ENCIT 2000” Porto Alegre, 03 – 06 de
outubro de 2000.
VITAL, B. R. Métodos de determinação de densidade da madeira. Viçosa, MG: SIF,
1984. 21 p. (Boletim Técnico, 1).
PNUD. Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (2010). Atlas do
Desenvolvimento Humano. Ranking decrescente do IDH-M dos municípios do Brasil.
Disponível: < http://pnud.org.br/>. Acesso 6 de agosto de 2013.
SILVA, Valdenildo Pedro da; REIS, Leci Martins Menezes; SILVA, Adriana Claudia Câmara
da Silva. (In) sustentabilidade ambiental em territórios de cerâmica vermelha: uma análise de
Carnaúba dos Dantas, Mercator , Fortaleza, v. 4, n.7, p. 83-96, jan./jul. 2005.
SHIMOYAMA, U. R. S. Variação da densidade básica e Caracteristicas Anatomicas e
Química da Madeira em Eucalyptus Spp. Escola Superior de Agricultura. Dissertação
Mestrado em Engenharia Florestal. 199º,93 p.
113
CONCLUSÕES GERAL
O forno do tipo “caipira” apresentou perfil térmico heterogêneo.
A madeira utilizada na queima de fornos caipira apresentou densidade com valores
aproximados, umidades e consumo heterogêneo.
A argila utilizada na queima de fornos caipira apresentou uma granulometria fina,
com característica plástica.
No forno caipira verificou-se que embora para se atingir uma maior temperatura
seja necessário um maior tempo de queima, houve o encerramento do processo
antes de se atingir uma temperatura adequada à produção de telhas de primeira
qualidade.
A qualidade das telhas mostrou estar atrelada às temperaturas alcançadas, com seu
aumento gradativo, e influenciada pela umidade, densidade da madeira, o tempo de
queima e as condições atmosféricas.
O parâmetro do fio foi significativo para todos os tratamentos, mas a variação do
tempo foi diferenciada entre os tratamentos, evidenciando que o fio não deve ser o
único critério para finalização do processo de queimas.
A qualidade da telha foi influenciada pelas temperaturas alcançadas e o tempo de
queima e qualidade da argila.
A curva de temperatura ideal, que proporciona uma melhor qualidade dos produtos
cerâmicos, foi obtida na parte central.
Utilizando termopares foram mais precisas as aferições do perfil térmico do forno,
sendo dessa forma esse método indicado para caracterização do perfil térmico de
forno do tipo caipira.
114
PERSPECTIVAS
Um possível aumento na espessura das paredes do forno juntamente com isolantes
poderia melhorar na eficiência térmica.
Recomendam-se alterações estruturais nos fornos como cobertura e chaminé e
inserção de grelhas para aumento na eficiência da combustão e do melhor aproveitamento
energético.
AGRADECIMENTOS
Unidade Acadêmica Especializada em Ciências Agrárias/Escola Agrícola de Jundiaí-
Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Norte (FAPERN).
Cerâmica Esperança.
Laboratório de Painéis e Energia da Madeira da Universidade Federal de Viçosa.