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MAPEAMENTO DA PRODUÇÃO CERÂMICA E CLASSIFICAÇÃO DAS ARGILAS

UTILIZADAS EM MARABÁ-PA

Guimarães Filho, M. A. S.; Silva, A. R.; Costa Siqueira, E.; Fagury Neto, E.;

Rabelo, A. A.

Universidade Federal do Pará – UFPA

Faculdade de Engenharia de Materiais- FEMAT

Campus Universitário de Marabá

e-mail: [email protected]

Resumo: Este trabalho apresenta um mapeamento da produção de telhas, blocos

de vedação e estruturais da cidade de Marabá-PA, como temperatura de queima,

perdas, controle de qualidade e escoamento da produção. As matérias primas foram

avaliadas através de ensaios para avaliar a distribuição granulométrica, densidade,

diâmetro médio de partículas e área superficial específica. O mapeamento

demonstrou aspectos predominantes nas 21 indústrias cerâmicas avaliadas, onde a

maioria apresentou ausência de algumas etapas ou controles inerentes da

produção. Os resultados demonstram que as matérias primas não possuem

disparidades significativas quando comparadas entre si.

Palavras-chave: Mapeamento, produção cerâmica, argilas.

INTRODUÇÃO

A microrregião de Marabá localizada no sudeste paraense compreende alguns

municípios como Itupiranga, Nova Ipixuna, São João do Araguaia, São Domingos,

entre outros. A região tem como principais minerais de extração: pedras preciosas

como, cristal da rocha, ametista e quartzito. Além de manganês, cobre, ouro, prata,

molibdênio e calcário. Possui ainda minerais secundários, ou seja, de menor valor

agregado como areia, cascalho, argila e brita. Dentre os citados, o de maior

interesse para o trabalho é a argila, mineral muito abundante na microrregião (1).

55º Congresso Brasileiro de Cerâmica, 29 de maio a 01 de junho de 2011, Porto de Galinhas, PE, Brasil

913

Argila é um mineral resultante do intemperismo, da ação hidrotermal ou que se

depositam como sedimentos fluviais, marinhos, lacustres ou eólicos. Em termos de

granulometria é considerada a “fração argila” aquela constituída por partículas

inferiores a 2 μm (2). Nas argilas encontramos fragmentos de minerais acessórios e

percentuais consideráveis de matéria orgânica, adquiridos durante transporte e

sedimentação do substrato. Tais impurezas são freqüentemente, alteradas por

parâmetros ambientais, por exemplo; temperatura e pressão, durante sua

consolidação. Isso elucida a diversidade das argilas, principalmente nos aspectos de

coloração, plasticidade, composição química, etc. (3).

O setor cerâmico, do município de Marabá apresenta como áreas de maior

concentração para extração e beneficiamento das argilas as margens dos rios

Itacaiúnas e as do Rio Tocantins. Isto ocorre devido ao fato de jazidas com elevadas

quantidades de argilominerais, se distribuírem ao longo das encostas. Ressalta-se

que tais informações foram obtidas mediante verbalização dos ceramistas, pois há

ausência de estudos técnico-científicos no setor até então (1).

Neste trabalho é possível quantificar a produtividade média, consumo de

matéria-prima e identificar os métodos de trabalho utilizados pelo setor cerâmico da

região, além de determinar através das caracterizações; distribuição granulométrica,

densidade, diâmetro médio de partículas e área superficial específica, algumas

especificidades das argilas empregadas na produção. É importante ressaltar que

alguns parâmetros variam de indústria para indústria conforme os níveis de

investimento de cada uma, bem como problemas inerentes da não realização de

todos os procedimentos adequados a obtenção de produtos cerâmicos que atendem

os padrões de normas exigidas no Brasil.

MATERIAIS E MÉTODOS

Na primeira etapa deste trabalho foi feito um levantamento com os ceramistas

para obter informações essenciais a produção, através do preenchimento de uma

planilha contendo questões básicas, referentes à extração da matéria prima até sua

devida estocagem e processamento. Posteriormente foi realizada uma visita as

instalações das empresas, a fim de conhecer suas infraestruturas e coletar as

matérias primas (argilas) para os ensaios de caracterizações científicas e

tecnológicas.


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Todos os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais cerâmicos da

Universidade Federal do Pará, Marabá-PA, sendo respeitadas todas as normas

vigentes para cada ensaio. As amostras de argilas foram coletadas nas seis maiores

cerâmicas da região e os seguintes ensaios foram efetuados:

Distribuição tamanho de partícula: O método consiste em um sistema de

peneiras disposta segundo a numeração ABNT, 16, 30, 70, 80, 100 e 200,

respectivamente, acondicionadas em um agitador, o qual foi ligado durante 10

minutos, com uma frequência de 5 rpm.

Densidade real de solos: Com o auxilio de um picnômetro, termômetro, manta

aquecedora, balança digital de precisão de quatro dígitos e 10 g de argila se

determinou a densidade das amostras segundo a norma DPTM 93-64.

Ensaio de sedimentação: Para dado ensaio foram pesados 12 g de cada

argila estuda, e colocada em um béquer com 100 ml de água destilada,

posteriormente agitado, para poder observar a deposição das partículas ao longo de

intervalos de tempo pré-determinados de 5, 10, 15, 20 e 30 minutos.

Diâmetro médio de partículas: Para os solos finos, siltes e argilas, com

partículas menores que 0,075 mm (#200), o cálculo dos diâmetros equivalentes são

feito a partir dos resultados obtidos durante a sedimentação de certa quantidade de

sólidos em um meio líquido. A base teórica para o cálculo do diâmetro equivalente

vem da lei de Stokes, que afirma que a velocidade de queda de uma partícula

esférica, de peso específico conhecido, em um meio líquido rapidamente atinge um

valor constante que é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula:

v =

* D2 (A)

Onde:

- v: velocidade de queda

- s: peso específico real dos grãos - g/cm3

- w: peso específico do fluído - g/cm3

- µ: viscosidade da água - g.s/cm2

- D: diâmetro equivalente - mm

Área superficial específica: De posse do diâmetro de partículas e densidade

de solos e admitindo que as partículas possuam uma geometria esférica é possível

determinar a área superficial especifica através da fórmula:


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SM =

(B)

Onde:

- SM: superfície específica por unidade de massa

- ΨA/ΨV: índice de angularidade, igual a 6, devido considerar a geometria da

partícula esférica.

- āV/A: tamanho médio volume/superfície

- Aρa: densidade da partícula

RESULTADOS E DISCUSSÕES

O município de Marabá Figura 1, situado no sudeste, paraense se destacam

as presenças marcantes dos rios Itacaiúnas e Tocantins ao longo de várias áreas da

cidade, sãos esses os maiores responsáveis pela renovação das fontes de argilas

devido à grande variação do nível do leito destes rios entre as estações de inverno e

verão (1).

Figura 1: Mapa do município de Marabá com destaque para a concentração das empresas ceramistas ao longo dos rios Tocantins e Itacaiúnas.


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A tabela 1 demonstra todos os parâmetros avaliados durante o mapeamento,

apresentando características e fatores relevantes ao processo industrial do sudeste

paraense, inclusive alguns pontos referentes às perdas na produção, devido à

intemperes da região, além de listar os meios de combustíveis utilizados na

produção cerâmica.

Tabela 1: Quadro geral das 21 empresas envolvidas na pesquisa.

NV*: Não verificado

Queda na produtividade durante o inverno

A indústria cerâmica da microrregião de Marabá, segundos dados obtidos por

amostragem em pesquisa sofre queda de cerca de 20 % na produção da cerâmica

vermelha (telhas, blocos estruturais), e como conseqüência, provoca demissão de

cerca de 17 % dos funcionários no setor, provocando uma modificação acentuada

dos dados apresentados na tabela 1 já que a pesquisa foi realizada durante o verão.

Variáveis Valores

médios ou nº empresas

Percentual (%)

Estimativa para todo o setor

Funcionários 537 NV* NV*

Demissões durante o inverno

21 17 17 %

Queda na produtividade no período de inverno

21 20 20 %

Produção de peças /mês

Tijolos (103) 4, 464 69 ~ 10000

Telhas (103) 1, 616 25 ~ 3500

Blocos para lajes (103)

370 6 ~ 800

Outros NV* Não inclusos NV*

Consumo de argila/mês 14000 t. 30000 t.

Perdas 5 a10 t. 5 a 10 %

Combustível utilizado

Lenha 7 33,3 NV*

Resíduos de madeira

3 14,3 NV*

Serragem 11 52,4 NV*

Outros NV* NV*

Realizam Ensaios 0 0 0


917

Grandes partes das indústrias cerâmicas da região possuem suas plantas

localizadas próximos ao rio Itacaiúnas e Tocantins que a banham, devidos a

proximidade da coleta de matéria prima. No período de inverno, entre janeiro e maio,

ocorrem as cheias onde, grandes partes das jazidas são cobertas pelos rios, bem

como, algumas plantas oleiras, principalmente aquelas mais primitivas, localizadas

mais próximas as margens dos rios.

A chegada do inverno tem grande influência na estocagem da matéria prima

que visa manter o processo produtivo continuo, diminuindo custos, uma vez que às

cheias provocadas pelas chuvas cobrem as jazidas durante uma parte do ano,

impossibilitando a extração da matéria-prima.

Perdas na produção

A fim de se obter dados referentes a custo-benefício da fabricação de peças

cerâmicas das empresas analisadas, foi verificado o grau de perdas na produção

das mesmas, sendo possível averiguar as etapas onde ocorrem os maiores

detrimentos a potencialização de tais estabelecimentos.

Todas as empresas de cerâmicas da região apresentam perdas de produtos,

fenômeno este considerado normal, durante o processamento. Estas perdas podem

ser de qualidade do produto, classificado como produto de segunda categoria, ou

perda total, devido sua quebra durante o processamento ou transporte, tais produtos

são reaproveitados em pavimentações e aterros.

Com relação à temperatura e tempo de queima pode se observar que essa

etapa é responsável pela maioria das perdas e pelo percentual de produtos de

requeima, classificados como produtos de segunda.

A tabela 2 mostra uma faixa de temperatura de queima que são utilizadas

pelas indústrias da região. As cerâmicas analisadas utilizam patamares de queima

entre 750 a 1000 ºC. É importante ressaltar que mais de 50 % das empresas

avaliadas afirmam não terem uma preocupação com a temperatura de queima dos

seus produtos, além disso, algumas não possuem nenhum tipo de equipamento de

mensuração de temperatura.


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Tabela 2: Patamares de temperaturas de queima das empresas analisadas.

Temperatura de queima Número de empresas %

Até 700°c 0 0

700°c a 800°c 4 28,57

800°c a 900°c 9 64,28

Mais de 900°c 1 7,15

Total 14 100

Das temperaturas utilizadas nas empresas, as mais baixas foram verificadas

para o tratamento térmico de telhas, sendo que para os blocos estruturais foram

averiguadas temperaturas mais elevadas. A variação de temperatura observada

pode ser imposta tantos aos diferentes tipos de fornos utilizados quanto aos meios

de combustíveis.

A superqueima é um problema ocasionado durante a sinterização nas regiões

de temperaturas mais elevadas, principalmente próximo às portas laterais dos fornos

onde é adicionado o combustível para o aquecimento do forno. O produto gerado

apresenta alto grau de vitrificação, coloração bastante escura, entre outras

características, sendo classificado como produto de segunda. Na tabela 3 é possível

observar que a superqueima afeta todas as cerâmicas de Marabá-PA, variando

somente o nível de ocorrência.

Tabela 3: Percentual de perdas de produtos devido a superqueima.

Fração de perda Número de empresas %

0 a 4 % 6 28,6

5 a 9 % 10 47,6

10 a 15 % 3 14,3

acima de 15 % 2 9,6

O destaque principal da superqueima é há não uniformidade na coloração de

suas peças, no entanto, as empresas ceramistas não a consideram um problema

impactante, já que existe um mercado consumidor em potencial para estes produtos.

Os principais problemas detectados pela pesquisa nas indústrias foram à

ocorrência de: fissuras e trincas, sendo em alguns casos a propagação de forma

catastrófica, acarretando assim em perda total do produto. Os problemas foram

atribuídos a duas das principais etapas do processamento: secagem e queima.


919

A tabela 4 mostra que 42,85 % das indústrias afirmaram que até 5 % de seus

produtos são quebrados entre a etapa de processamento e transporte, 38,09 %

informaram uma perda entre 5 e 10 %. As demais empresas ostentam percas

maiores e bem acima dos padrões de exigências.

Tabela 4: Percentual da geração de produtos inviáveis a comercialização para a construção civil – Perda total.

Perda total do produto Número de empresas %

0 a 5% 9 42,85

5 a 10% 8 38,09

10 a 15% 3 14,28

Acima de 15% 1 4,76

Controle de qualidade

Com o intuito de avaliar o controle de qualidade empregado pelas empresas,

fez se um levantamento dos ensaios mecânicos e normativos realizados nas

empresas. No entanto, nenhuma das empresas visitadas realiza ensaio mecânicos

ou normativos em suas peças. Fato esse explicado pela recente implementação

ceramista na região, porém, alguns ceramistas afirmam que a implementação do

curso de engenharia de materiais, ofertado pela UFPA, será um ponto decisivo para

saciar essa carência.

Percentual de vendas em relação ao consumidor final

A tabela 5 mostra o percentual de vendas da região em relação ao tipo de

clientes, porém, é importante mencionar que este percentual não se aplica a

indústria separadamente, ou seja, algumas das cerâmicas da região destinam 100 %

de suas vendas ao consumidor final, ou seja, consumidores independentes.


920

Tabela 5: Percentual de vendas em relação ao tipo de consumidor

Tipo de clientes Avaliação

Construtora Percentual de vendas 10 %.

Consumidor final

Cerca de 60 % do total de produtos da indústria cerâmica de

Marabá é vendido diretamente ao consumidor final.

Lojas /

revendedores

16,6 % dos produtos são vendidos a esse tipo de cliente.

Análise granulométrica

A análise granulométrica de massas de cerâmica vermelha exerce papel

fundamental no processamento, uma vez que a introdução de materiais não

plásticos (areia, chamota, pó de carvão, entre outros), alteram significativamente a

plasticidade da argila, se tornando um fator relevante uma vez que o grau de

compactação torna-se menor, facilitando assim o processo de secagem (4). A tabela

6 mostra uma retenção da massa grosseira das matérias-primas das 6 maiores

cerâmicas da região num ensaio de análise granulométrica segundo ABNT. Pode-se

observar a percentagem em suas respectivas amostras.

Tabela 6: Percentagem de massa grosseira retida na realização de um ensaio de analise granulométrica.

abertura (μm) AMG (%) AI (%) AC (%) AB (%) AL (%) ASF (%)

595 31,95 27,27 27,26 32,06 24,23 26,58

210 34,14 40,83 48,26 2,22 52,87 45,52

177 19,32 11,11 14,46 13,11 9,17 13,87

149 4,38 3,60 1,66 6,00 3,54 2,07

74 7,98 13,27 5,70 11,37 8,07 9,72

Coletor 2,19 3,89 2,64 5,21 2,08 2,72

Na figura 2 pode se observar a correlação entre as argilas analisadas, sendo

possível visualizar um comportamento quase que constante na distribuição tamanho

de particula, pois as amostras analisadas demostraram caracteristicas semelhantes

no que diz respeito a tal parâmetro. Exceto na peneira de 70#, ocorreu uma variação


921

considerável na massa passante, isso pode está relacionado a quantidades e

granulometrias diferentes de quartzo.

Figura 2: Distribuição tamanho de partículas.

A tabela 7 apresenta os valores obtidos a partir dos ensaios de determinação

da densidade real dos solos e sedimentação, o qual foi possível obter o diâmetro

médio de partículas e área superficial especifica. Os resultados demonstram valores

similares e dentro dos patrões encontrados para argilas brasileiras (5), tornando

assim as matérias primas viáveis de aplicação. Considerando a área superficial

especifica das matérias primas em estudo, assim como seu diâmetro médio de

partícula, é possível avaliar que as argilas possuem uma boa sinterização, devido a

sua alta reatividade, ocasionada pela elevada área superficial especifica.


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Tabela 7: Valores de densidade, diâmetro médio de partícula e área superficial especifica das principais cerâmicas de Marabá.

Argilas Densidade

(g/cm2) Diâmetro médio de partícula (μm)

Área superficial especifica (m2/g)

AMG 2,06 8,06 36,12

AI 2,26 6,90 38,42

AC 2,26 6,52 40,68

AB 2,47 6,31 38,49

AL 2,49 6,37 37,77

ASF 2,51 6,37 37,47

CONCLUSÕES

Os resultados obtidos no mapeamento do setor ceramista da microrregião de

Marabá-PA se tornam satisfatório uma vez que, tais empresas obtêm produtos com

uma comercialização bastante elevada, apesar de omitirem algumas etapas de

processamento que melhorariam significativamente a qualidade dos produtos finais.

Porém a falta de meios técnicos para avaliar as peças é justificada pela recente

implementação da atividade ceramista na região, fato esse explicado pelo

crescimento acelerado dessa região devido à implementação de atividades

mineradoras e siderúrgicas no município marabaense. Os ensaios realizados

mostram que as matérias primas utilizadas não se diferem de forma acentuada,

sendo assim os produtos fabricados muito semelhantes, independente da indústria

avaliada.

REFERENCIAS

(1) RODRIGUES, A.R.M.; REIS R.S.; LOPES, C.N.M.; MENESES, C.A.S; WILKER

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produção de cerâmica vermelha. Florianópolis: UFSC/SEBRAE, 1994, 81 f.

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Massas para a Cerâmica Vermelha. Universidade Federal de São Carlos,

Departamento de Engenharia de Materiais. São Paulo – SP

(5) Alcântra, A.F.P.; Texeira, J.M.C.; Marques, V.C.; Caracterização de argilas dos

municípios de Oeiras (PI) e São Raimundo Nonato (PI). In: 51° CONGRESSO

BRASILEIRO DE CERÂMICA, Salvador, BA, 2007. Anais. São Paulo, ABC, 2007,

p.1-12. Ref. 7-15. Disponível em: http://www.abceram.org.br/51cbc/artigos/51cbc-1-

22.pdf. Acesso em: 21 de Março de 2011.

Mapping and classification of pottery clays used in Marabá-PA

Abstract

This work presents a mapping of tiles, bricks and structural production on

the Marabá city (PA), as the firing temperature, loss control, quality and production

flow. Raw materials were evaluated by tests to assess size distribution, density,

mean diameter of particles and specific surface area. The mapping demonstrated

predominant aspects of the 21 industries evaluated ceramics, where the majority had

no some steps or controls inherent in the production. The results show that the raw

materials have not significant differences when compared.

Key-words: Mapping, pottery, clay.


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