Indústria Cerâmica Gabriel Milhomens Leonardo Camarotto Marcos Manzato Rafael Dertonio.

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1 Indústria Cerâmica Gabriel Milhomens Leonardo Camarotto Marcos Manzato Rafael Dertonio

2 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.

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

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

5 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

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

7 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) ‏

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

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

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

11 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.

12 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) ‏

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

14 Economia A Cerâmica tem uma participação estimada de 1% do PIB Segmento Valor da Produção (milhões de US$/ano)‏ Cerâmica Vermelha2.500 Revestimentos1.700 Matérias-primas naturais750 Refratários380 Cerâmicas especiais300 Sanitários200 Louça de mesa148 Fritas140 Matérias-primas sintéticas70 Cerâmica elétrica60 equipamentos para cerâmica25 Abrasivos20

15 Economia

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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).

22 Ciclo de vida dos produtos cerâmicos

23 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: Inventário 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) ‏

24 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

25 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

26 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

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

28 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;

29 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

30 Soluções

31 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

32 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

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

34 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

35 Pesquisas

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

37 Diagrama de Blocos MoagemPeneiramento Posto de serviço Atomizador PrensagemRetificaSecagem Banho de água Aplicação do esmalte Aplicação do engobe Decoração Aplicação de engobe (II)‏ QueimaResfriament o direto Resfriament o indireto Controle de defeitos Embalagem Matéria-Prima

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

39 1. Matéria Prima Pátio de Armazenagem

40 1. Matéria Prima Boxes de Armazenagem

41 1. Matéria Prima Balança

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

43 2. Moagem Desintegrador e esteira

44 2. Moagem Bolas de auto-alumina

45 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

46 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 %

47 4. Atomizador Atomizador Spray Dryer

48 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

49 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

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

51 7. Esmaltação Esteiras

52 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

53 8. Queima Forno

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

55 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

56 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.

57 Projeto de Fábrica Objetivo: Fazer um layout funcional, enxuto e seguro para que a fábrica atinja um nível ótimo de produção. Dados de entrada: 1. Fluxo de materiais, 2. Espaço disponível, 3. Quantidade de máquinas, 4. Trabalhadores necessários, 5. Produtividade esperada e 6. Possibilidade de expansão.

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

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

60 Projeto de Postos de Trabalho Objetivo: - Otimizar esse trabalho, fazendo-o mais produtivo e menos desagradável ao trabalhador. Dados de Entrada: 1. Equipamentos Necessários 2. Espaços de trabalho, 3. Análise da Tarefa, 4. Análise da Atividade

61 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.”

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

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

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

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

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

67 Planejamento e Controle da Produção

68

69 Qualidade Controle dos Processos Críticos Inspeção 100% Controle Estatístico

70 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.