Indústria Cerâmica Gabriel Milhomens Leonardo Camarotto Marcos Manzato Rafael Dertonio

Cerâmica Do grego "kéramos” = "terra queimada" ou “argila queimada” Definição: compreende todos os materiais inorgânicos, não-metálicos, obtidos geralmente após tratamento térmico em temperaturas elevadas.

História e Evolução China e Egito: mais de 5.000 anos Exemplo: Guerreiros de Xian ( 240 a.C.)‏

História e Evolução Primeiro equipamento: roda de oleiro – inventado no Mediterraneo por volta de 2.000 a.C.

História e Evolução O equipamento determinante da escala de produção é o forno de cozimento das peças Podem chegar a 150m de comprimento Capacidade ampliada nos últimos anos de 80 mil m2/mês para 500 mil m2/mês

Setores Cerâmicos Cerâmica Vermelha: materiais com coloração avermelhada, empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, tubos cerâmicos e argilas expandidas)‏

Setores Cerâmicos Cerâmica Branca: materiais constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor (louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos)‏

Setores Cerâmicos Materiais Refratários: Este grupo tem como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processo e de operação dos equipamentos industriais

Setores Cerâmicos Isolantes térmicos: refratários isolantes, isolantes térmicos não refratários, fibras ou lãs cerâmicas que podem chegar a temperaturas de utilização de 2000º C

Setores Cerâmicos Fritas: é um vidro moído aplicado na superfície do corpo cerâmico que adquire aspecto vítreo.

Setores Cerâmicos Corantes: constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos obtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos. São adicionados aos esmaltes para conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitos especiais.

Setores Cerâmicos Vidro, Cimento e Cal Revestimento Cerâmicos: são usados na construção civil para revestimento de paredes, pisos, bancadas e piscinas (azulejos, placas ou ladrilhos para piso e pastilhas)‏

Setores Cerâmicos Cerâmica de Alta Tecnologia: desenvolvidos a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio de processos rigorosamente controlados.

Valor da Produção (milhões de US$/ano)‏ Economia A Cerâmica tem uma participação estimada de 1% do PIB Segmento Valor da Produção (milhões de US$/ano)‏ Cerâmica Vermelha 2.500 Revestimentos 1.700 Matérias-primas naturais 750 Refratários 380 Cerâmicas especiais 300 Sanitários 200 Louça de mesa 148 Fritas 140 Matérias-primas sintéticas 70 Cerâmica elétrica 60 equipamentos para cerâmica 25 Abrasivos 20

Economia

Matérias-primas Componentes Plásticos: Argilas, Caulim Dão moldabilidade à massa Atuam como agentes de suspensão em meio aquoso Dão coesão e solidez à massa verde e crua. São responsáveis pela retração durante a secagem Atribuem coloração natural

Matérias-primas Componentes não-plásticos: Componente inerte Ex: Chamote, Sílica, Cinza natural, Cinza volante, Escória de alto forno Tem a função de diminuir a plasticidade Diminui a retração de secagem e queima Constitui o esqueleto na massa da cerâmica Aumenta a porosidade aberta

Matérias-primas Componentes não-plásticos: Componente vitrificante É a substância responsável pela formação da fase vítrea com a contribuição do componente fundente Ex: Sílica (areia quartzosa, quartzo, quatzito)‏ Componente fundente Abaixa a temperatura da fase vítrea Ex: Carbonatos, Feldspatos e Silicatos de metais alcalinos terrosos

Matérias-primas Componente Auxiliares Fluidificante (Água e Polímeros)‏ Favorece o escorrimento e a dispersão das partículas da massa Ligante (Água, caulinita, esmectita)‏ Une as partículas da massa a cru, permitindo a queima ou manuseio

Matérias-primas Componentes Auxiliares Defloculante Evita a decantação das partículas em uma suspensão aquosa Ex: Carbonato e silicato de sódio, Fosfato e polifosfato de metais alcalinos, Ácidos orgânicos, Poliacrilatos, Celulose Plastificante /Lubrificante Aumenta a plasticidade da massa Ex: grafite, talco, glicol, ester

Meio Ambiente: impactos e solucoes A indústria da construção civil é forte consumidora de matérias primas e grande produtora de resíduos. Geralmente o aspecto ambiental associado a este setor refere-se à fase construtiva, deixando de lado as fases de produção de materiais, uso e descarte dos mesmos. O setor cerâmico é um dos grandes contribuintes da construção civil, representado pelos tijolos, telhas e revestimentos. Neste sentido, um processo adequado de gestão ambiental deve considerar, sempre que possível todo o ciclo de vida da edificação (e evidentemente o ciclo dos seus constituintes).

Ciclo de vida dos produtos cerâmicos

Inventário O inventário constitui a etapa de levantamento de dados, promovendo um catálogo quantitativo das entradas (energia e matérias primas) e saídas (emissões no ambiente) para um específico produto, processo ou atividade. Principais ítens de um inventário para empresas de produtos cerâmicos: 1 - Consumo hídrico 2 – Energia 3 – Materiais constituintes dos produtos 4 – Emissões gasosas 5 – Refugos/Resíduos 6 – Efluentes líquidos 7 – Desperdício energético (perda de energia)‏

Impactos ambientais positivos Aumento no número de empregos, absorvendo expressivos contingentes de mão-de-obra Aumento do desenvolvimento e investimento econômico Fixação das comunidades locais

Impactos ambientais negativos A indústria de cerâmica é a principal consumidora de lenha Desmate de áreas de vegetação nativa. Fornecimento de lenha fica na dependência de desmatamentos em áreas específicas feitos para outras finalidades Não há desmatamentos legalizados em quantidade suficiente Desertificação

Impactos ambientais negativos Emissões atmosféricas Emissão de poluentes atmosféricos, tais como: material particulado, dióxido de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e os óxidos de nitrogênio (Nox)‏ Contribui para o efeito estufa

Impactos ambientais negativos Extração de argila Erosão Escorregamento de talude Assoreamento dos rios Descaracterização da paisagem local Degradação, da flora e da fauna da área da jazida

Soluções Implantar reflorestamentos com fins energéticos visando ao auto-suprimento de lenha; Realizar a recuperação das áreas degradadas durante a exploração das jazidas; Controlar a emissão de gases poluentes na atmosfera Instalação de equipamentos para depuração dos gases; • A emissão de poeira na área do empreendimento pode ser reduzida mediante o umedecimento da área de circulação interna;

Soluções Estímulos à pesquisa e ao desenvolvimento de novas técnicas de produção Visar inovações tecnológicas dos produtos Desenvolvimento de uma cultura de exigências ambientais na construção civil Aumentar a fiscalização de jazidas e indústrias do setor Utilização de novas fontes de energia nas indústrias cerâmicas (como o gás natural)‏

Soluções

Pesquisas A atividade industrial de cerâmica, hoje fortemente globalizada Apresenta acirrada competitividade Desenvolvimento de sofisticadas instalações e laboratórios Exemplos de pesquisas na indústria cerâmica: CMDMC/ LIEC - Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos / Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica – UFSCar ITEP – Instituto Tecnológico de Pernambuco Localização da pesquisa: Cabo de Santo Agostinho - PE

Pesquisas CMDMC/ LIEC Pesquisa desenvolvida em laboratorios e na Cerâmica Gerbi, em Mogi Guaçu - SP Não aumenta custos de produção Não eleva a concentração do gás em todo o forno Aumento da qualidade da queima da matéria orgânica permitiu ganho de produtividade Diminuição no tempo necessário ao ciclo total da queima Aumento de 30% na produção nominal do forno industrial Baixo investimento inicial Baixo custo operacional

Pesquisas Técnica provê atmosfera mais rica em oxigênio apenas na área do forno em que ocorre a queima de matéria orgânica

Pesquisas ITEP - Cabo de Santo Agostinho – PE Utilização de refugo cerâmico industrial como insumo para a produção artesanal A técnica reduziu em 50% a extração da matéria-prima in natura da jazida de SUAPE

Pesquisas

Processo de fabricação Produção de pisos cerâmicos 2 fabricas visitadas Processo via úmida

Diagrama de Blocos Moagem Peneiramento Posto de serviço Atomizador Prensagem Retifica Secagem Banho de água Aplicação do esmalte Aplicação do engobe Decoração Aplicação de engobe (II)‏ Queima Resfriament o direto Resfriament o indireto Controle de defeitos Embalagem Matéria-Prima

1. Matéria Prima Origem Classificação e controle de conformidade Itapeva Itararé Porto Ferreira Classificação e controle de conformidade

1. Matéria Prima Pátio de Armazenagem

1. Matéria Prima Boxes de Armazenagem

1. Matéria Prima Balança

2. Moagem Moinho de Bolas Input Output 20 ton. de MP 7000 L de água 140 L de silicato Output Barbotina

Desintegrador e esteira 2. Moagem Desintegrador e esteira

2. Moagem Bolas de auto-alumina

3. Peneiramento e posto de serviço A barbotina passa por uma série de peneiras com malha decrescente e é armazenada em um poço subterrâneo antes de ser enviada ao atomizador

4. Atomizador Processo de spray dryer Pulverização da barbotina em um ambiente com temperatura de 600 °C Formas geometricamente perfeitas com granulometria e umidade controladas Umidade entre 6,2 % e 7 %

Atomizador Spray Dryer

5. Prensagem Conformação do pó em formatos pré definidos pelas cavidades da matriz da prensa Sistema automático de alimentação e descarga das prensas 3 etapas: 1 tira o ar do pó e as duas seguintes compactam o pó

6. Secagem Reduz a umidade das peças para menos de 1% Da maior resistência mecânica às peças Funciona por circulação de ar, fazendo com que a umidade saia por cima do equipamento Eleva a temperatura da placa: condição essencial para o processo de esmaltação

7. Esmaltação Aplicação de água Aplicação do engobe Aplicação do esmalte Decoração por Silk Screen

7. Esmaltação Esteiras

8. Queima Forno continuo Perfil de temperatura que da ao produto alta resistência mecânica, resistência à abrasão e alta absorção Temperatura máxima de 1200 °C

8. Queima Forno

8. Polimento e retífica Feito em apenas parte dos produtos Maior qualidade e precisão nas dimensões Linha de produtos mais caros

9. Classificação e embalagem Os produtos são classificados em A, B e C de acordo com a sua qualidade Produtos de mesma classe são embalados juntos e tem faixa de preço de acordo com a classificação

Papel do Engenheiro de Produção Áreas onde o engenheiro de produção pode trabalhar: Projeto de fábrica; Projeto de postos de trabalho; Planejamento e controle da produção; Qualidade.

Projeto de Fábrica Objetivo: Fazer um layout funcional, enxuto e seguro para que a fábrica atinja um nível ótimo de produção. Dados de entrada: Fluxo de materiais, Espaço disponível, Quantidade de máquinas, Trabalhadores necessários, Produtividade esperada e Possibilidade de expansão.

Projeto de Fábrica Exemplo de considerações: Espaço para Matéria-Prima Tempo de Buffer

Projeto de Fábrica Ferramentas: Ferramentas CAD Ferramentas de Representação de Fluxo Ferramentas de Simulação Dinâmica (ARENA)‏

Projeto de Postos de Trabalho Objetivo: Otimizar esse trabalho, fazendo-o mais produtivo e menos desagradável ao trabalhador. Dados de Entrada: Equipamentos Necessários Espaços de trabalho, Análise da Tarefa, Análise da Atividade

Projeto de Postos de Trabalho Ergonomia: “Estudo sistemático das pessoas em seu ambiente de trabalho, com a finalidade de melhorar sua situação laboral, suas condições de trabalho e as tarefas que realizam.”

Projeto de Postos de Trabalho Exemplos de Intervenções: Inspeção Captação de Matéria-Prima

Projeto de Postos de Trabalho Ferramentas: Ferramentas de Análise Simulação Humana

Planejamento e Controle da Produção Define o quanto, quando, como irá se produzir. Para isso é preciso classificar a manufatura.

Planejamento e Controle da Produção Classificação da fábrica de revestimentos cerâmicos: Sistema Repetitivo, - Fabricação em lotes, produtos semelhantes, tempos uniformes. Make to Stock

Planejamento e Controle da Produção Escolha dos sistemas de planejamento e controle da produção: - Ferramenta: Quadro de Escolhas

Planejamento e Controle da Produção Nível de repetitividade dos sistemas de produção Variáveis Contínuo Puro Semi Contínuo Produção em Massa Repetitivo Semi Repetitivo Não Repetitivo Projetos Grandes Tamanho da empresa Para todos os níveis de repetitividade, quanto maior a empresa maior a complexidade do planejamento e controle da produção. Tempo de resposta DL(a-P%)‏ PL+DL PL+DL ou SL+PL+DL SL+PL+DL Nível de automação Rígido Normal ou flexível Normal ou flexível Normal Estrutura do produto A estrutura do produto é multi-level. Nível de customização Produtos Padrão Padrão ou Mushroom Mushroom ou semi customizado Semi customizado ou customizado Customizado Número de produtos Para todos os níveis de repetitividade, as atividades do planejamento e controle da produção para os múltiplos produtos são mais complexos do que para o produto único. Tipos de Layout Produto Grupo Funcional Posição fixa Tipos de estoque (i) e (iii)‏ (i), (ii) e (iii)‏ (i), (ii) ou (i)‏ Sem estoque Tipos de fluxo O tipo de fluxo é F9 Tipos de montagem (A1) ou desmontagem (A1) ou desmontagem (A5) ou (A6) ou (A7) ou sem desmontagem (A7) ou (A8) ou (A9) ou sem desmontagem (A3) ou (A4) ou sem desmontagem (A2)‏ Tipos de Organização do trabalho Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem. Sistema de controle de produção possível Um sistema para controlar a taxa de fluxo Uma planilha para programar o trabalho Kanban Kanban ou PBC PBC ou OPT MRP PERT/COM

Planejamento e Controle da Produção Nível de repetitividade dos sistemas de produção Variáveis Contínuo Puro Semi Contínuo Produção em Massa Repetitivo Semi Repetitivo Não Repetitivo Projetos Grandes Tamanho da empresa Para todos os níveis de repetitividade, quanto maior a empresa maior a complexidade do planejamento e controle da produção. Tempo de resposta DL(a-P%)‏ PL+DL PL+DL ou SL+PL+DL SL+PL+DL Nível de automação Rígido Normal ou flexível Normal Estrutura do produto A estrutura do produto é multi-level. Nível de customização Produtos Padrão Padrão ou Mushroom Mushroom ou semi customizado Semi customizado ou customizado Customizado Número de produtos Para todos os níveis de repetitividade, as atividades do planejamento e controle da produção para os múltiplos produtos são mais complexos do que para o produto único. Tipos de Layout Produto Grupo Funcional Posição fixa Tipos de estoque (i) e (iii)‏ (i), (ii) e (iii)‏ (i), (ii) ou (i)‏ Sem estoque Tipos de fluxo O tipo de fluxo é F9 Tipos de montagem (A1) ou desmontagem (A5) ou (A6) ou (A7) ou sem desmontagem (A7) ou (A8) ou (A9) ou sem desmontagem (A3) ou (A4) ou sem desmontagem (A2)‏ Tipos de Organização do trabalho Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem. Sistema de controle de produção possível Um sistema para controlar a taxa de fluxo Uma planilha para programar o trabalho Kanban Kanban ou PBC PBC ou OPT MRP PERT/COM

Qualidade Controle dos Processos Críticos Inspeção 100% Controle Estatístico

Qualidade Classificação dos Produtos por Qualidade: - Linha A: são os melhores produtos, isentos de defeitos. Passam pelo controle da qualidade sem serem marcados. Linha B: são produtos aproveitáveis, com qualidade inferior à A e recebem, no controle da qualidade, pelo inspetor, uma marca horizontal de cor laranja pra serem reconhecidos e embalados diferentemente. Linha C: são produtos também aproveitáveis, com qualidade inferior à B e recebem uma marca vertical também de cor laranja.