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.
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
Matéria-Prima
Moagem
Peneiramento
Retifica
Posto de
serviço
Secagem
Atomizador
Prensagem
Banho de água
Aplicação
do engobe
Aplicação
do esmalte
Decoração
Aplicação de
engobe (II)
Queima
Resfriament
o direto
Resfriament
o indireto
Controle de
defeitos
Embalagem
1. Matéria Prima

Origem
◦ 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

◦ 20 ton. de MP
◦ 7000 L de água
◦ 140 L de silicato

Output
◦ Barbotina
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 %
4. Atomizador
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:
1. Fluxo de materiais,
2. Espaço disponível,
3. Quantidade de máquinas,
4. Trabalhadores necessários,
5. Produtividade esperada e
6. 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:
1. Equipamentos Necessários
2. Espaços de trabalho,
3. Análise da Tarefa,
4. 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
Tamanho da empresa
Contínuo Puro
Semi Contínuo
Produção em
Massa
Repetitivo
Semi Repetitivo
Não Repetitivo
Projetos Grandes
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%)
DL(a-P%)
DL(a-P%)
DL(a-P%)
PL+DL
PL+DL ou
SL+PL+DL
SL+PL+DL
Nível de automação
Rígido
Rígido
Rígido
Normal ou
flexível
Normal ou flexível
Normal ou
flexível
Normal
Semi customizado
ou customizado
Customizado
Estrutura do produto
Nível de customização
Número de produtos
A estrutura do produto é multi-level.
Produtos Padrão
Padrão ou
Mushroom
Padrão ou
Mushroom
Padrão ou
Mushroom
Mushroom ou
semi customizado
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
Produto
Produto
Grupo
Grupo
Funcional
Posição fixa
Tipos de estoque
(i) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) ou (i)
(i), (ii) ou (i)
Sem estoque
(A7) ou (A8) ou (A9)
ou sem
desmontagem
(A3) ou (A4) ou sem
desmontagem
(A2)
Tipos de fluxo
Tipos de montagem
Tipos de Organização do
trabalho
Sistema de controle de
produção possível
O tipo de fluxo é F9
(A1) ou desmontagem
(A1) ou
desmontagem
(A5) ou (A6) ou (A7)
ou sem
desmontagem
(A5) ou (A6) ou (A7)
ou sem
desmontagem
Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem.
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
Tamanho da empresa
Contínuo Puro
Semi Contínuo
Produção em
Massa
Repetitivo
Semi Repetitivo
Não Repetitivo
Projetos Grandes
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%)
DL(a-P%)
DL(a-P%)
DL(a-P%)
PL+DL
PL+DL ou
SL+PL+DL
SL+PL+DL
Nível de automação
Rígido
Rígido
Rígido
Normal ou
flexível
Normal ou
flexível
Normal ou
flexível
Normal
Semi customizado
ou customizado
Customizado
Estrutura do produto
Nível de customização
Número de produtos
A estrutura do produto é multi-level.
Produtos Padrão
Padrão ou
Mushroom
Padrão ou
Mushroom
Padrão ou
Mushroom
Mushroom ou
semi
customizado
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
Produto
Produto
Grupo
Grupo
Funcional
Posição fixa
Tipos de estoque
(i) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) e (iii)
(i), (ii) ou (i)
(i), (ii) ou (i)
Sem estoque
(A7) ou (A8) ou (A9)
ou sem
desmontagem
(A3) ou (A4) ou
sem desmontagem
(A2)
Tipos de fluxo
Tipos de montagem
Tipos de Organização do
trabalho
Sistema de controle de
produção possível
O tipo de fluxo é F9
(A1) ou
desmontagem
(A1) ou
desmontagem
(A5) ou (A6) ou
(A7) ou sem
desmontagem
(A5) ou (A6) ou
(A7) ou sem
desmontagem
Se existe montagem, o tipo de organização do trabalho tem um impacto direto no modo de balancear o trabalho na montagem.
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.