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CARTILHA SOBRE AS ETAPAS DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS “VERDE UBATUBA” Alunos: Ariel Wanis Cássio Rigo Altoé Marcos Rogério do Nascimento Júnior Matheus Valentim Simmer Sopeleto Vinícius Valiati de Souza 1. INTRODUÇÃO As rochas ornamentais começaram a serem usadas nas construções há milhares de anos, suas vantagens em relação aos outros materiais (como a madeira, por exemplo) eram de ter uma maior resistência e durabilidade com o passar do tempo. Essa característica foi percebida facilmente por grandes povos da antiguidade e seus vestígios se encontram até hoje em nosso meio, como é o caso dos templos gregos, das gigantes pirâmides egípcias, e das grandes construções incas, astecas e maias nas Américas. Segundo os dados do site do Sindirochas, as rochas começaram a ser extraídas no Espírito Santo no ano de 1957, pelos empreendedores pioneiros Horácio Scaramussa e Og dias de Oliveira. Logo após, muitos homens também aderiram a esse trabalho, e no final da década de 70 houve a descoberta de imensas reservas de mármore e granito, o que propiciou um grande crescimento nas extrações de rochas e nas outras etapas de seu beneficiamento no estado do Espírito Santo. A seguir, são mostrados as etapas de produção das chapas, o desdobramento, o levigamento, a resinagem e o polimento. A metodologia para execução dessas etapas, planilhas de controle, controle de qualidade, desafios, gargalos e propostas de soluções. 2. ETAPAS DO BENEFICIAMENTO São destacadas três importantes fases no processo de produção das rochas ornamentais, a lavra ou extração, o beneficiamento primário e o beneficiamento secundário ou final. Antes de a rocha ir para o beneficiamento, na lavra ocorre à retirada da matéria prima, o produto dessa lavra são os blocos de formato retangulares e medidas variadas. De maneira geral, esses blocos seguem para o processo de beneficiamento primário, que é conhecido como serragem ou desdobramento. É o processo em que o bloco é transformado em chapas, essa fase marca a primeira etapa do beneficiamento. Em seguida, a segunda etapa, ou beneficiamento final¸ o beneficiador dará os últimos acertos de acordo com a necessidade do cliente, podendo ser o polimento, cortes e trabalhos de detalhes. Nesse trabalho será descrito o processo de beneficiamento primário (serrada e polimento) de uma rocha específica, conhecido no comercialmente como Granito Verde Ubatuba. Essa rocha geologicamente é classificada como um Charnockito e petrograficamente como um Mangerito, constituído por minerais de plagioclásio andesina, k-feldspato micropertítico, quartzo, hiperstênio, hornblenda, biotita, opacos e acessórios. 2.1 Classificação da qualidade do bloco Ao ser solicitado um pedido de bloco a pedreira, seja uma pedreira que seja fornecedora, ou até mesmo do próprio dono, é combinado entre o fornecedor do bloco e o beneficiador como será a qualidade do bloco. Essa qualidade leva em consideração as feições e estruturas naturais da rocha, chamados pelo setor de “defeitos”, além dos ocasionados pela corte da geometria e manuseio e logística do material. Essa qualidade influencia diretamente no valor comercial da rocha ornamental. O bloco é classificado como de “primeira qualidade”, ou seja, não apresenta nada que perca o seu valor, e de “segunda qualidade”, quando apresenta os chamados “defeitos” não desejáveis pelo cliente. Os defeitos mais comuns são cordões (veios), fraturas, fissuras e trincas, mulas (xenólitos e/ou enclaves) entre outros. Ao sair da pedreira, o bloco de granito de Verde Ubatuba é transportado através de uma carreta até a empresa onde será feito o beneficiamento. O seu tamanho na maioria das vezes é padronizado, medindo em torno de 2,90 m de comprimento, 1,90 m de altura e 2,20 m de largura, e pesando cerca de 30 toneladas. Quando o bloco chega à empresa de beneficiamento, a primeira coisa que o responsável pelo descarregamento do bloco faz é levá-lo para ser lavado (Figura 1). Esse procedimento é realizado para a limpeza inicial, caso o bloco venha muito sujo do seu local de origem e para que se faça uma nova avaliação da sua qualidade. Figura 1 – Lavando o bloco. Posteriormente, o bloco será analisado novamente por alguém responsável da empresa de beneficiamento, a fim de verificar se a qualidade do bloco esta de acordo com o que foi combinado com o fornecedor, nessa etapa é importante que o bloco ainda esteja molhado, pois facilita a visualização dos “defeitos” e também de trinca que ficam facilmente visíveis pela umidade quando o bloco começa a secar. Além disso, o bloco deve ter as dimensões preestabelecidas pelo cliente, não podendo existir irregularidades geométricas, evitando-se cortes de faces irregulares por mono-fios (Figura 2). Depois dessa reclassificação, o bloco é levado e guardado no pátio de bloco (Figura 3) até ir para primeira etapa do beneficiamento, a serrada. Figura 2 - Exemplo de mono-fio aplicado para aparar faces irregulares dos blocos. Figura 3 - Bloco armazenado em pátio de blocos. 2.2 Desdobramento Atualmente a serrada de uma rocha é feita principalmente por teares, sejam por teares de lâminas de aço (multilâmina) ou fio diamantado (multifio). Para este estudo, será detalhada a serrada em um tear multifio (Figura 4). Nessa etapa do processo de beneficiamento, um fator importante e que interfere muito no tempo da serragem, e proporcionalmente no custo desse processo, é a dureza da rocha. Geralmente e na prática essas rochas são divididas em rochas macias, média ou dura ao corte, onde a rocha macia tem menor tempo de serragem e a dura um tempo maior. A rocha ornamental “Verde Ubatuba” desse estudo é considerada como um material de dureza macia ao corte. Essa rocha é estratégica para essa etapa da produção. Na serrada, o jogo de fio diamantado pode ser usado em torno de 50 “serradas”, sendo que essas serradas não devem ser de apenas um único material, pois pode diminuir a vida útil e diminuir o numero de serradas, aumentando ainda mais o custo. Pelo que é observado na prática, a cada 2 ou 3 serradas de materiais de dureza média ou maior, o fio diamantado começa a apresentar as pérolas de diamantes desgastados, deixando-o “cedo”. Visto que o principal custo de uma empresa de beneficiamento é o jogo de fio diamantado usado na serrada dos blocos, o Verde Ubatuba, por se tratar de um material macio, assim como o Preto (gabro/diorito), é usado como uma rocha estratégica no processo de serragem, isso porque, além de ser uma rocha de valor agregado, essa rocha tem também a função de amolar os fios diamantados do tear. Por isso, a programação de serrada é muito importante, pois deve se considerar que entre as serradas de matérias de dureza média a dura, deve-se colocar na programação a serrada do Verde Ubatuba. Poucos são os materiais com essa função. Além da função de amolar o fio desgastando o material da perola diamantada, essa rocha também mantém os diamantes, deixando-os amolados para novamente serrar outros materiais. Figura 4 - Tear multifios usado no beneficiamento de rochas. Ressalta-se que quando o responsável pelo estoque verifica que a quantidade de chapas de Verde Ubatuba está baixa no pátio ele solicita ao encarregado da serraria para colocar um bloco de verde na programação de serrada. Quando chega o momento de serrar o bloco de Verde Ubatuba, o encarregado da serraria solicita ao serrador e ao ajudante para fazer a carga (Figura 5). O serrador, com o auxilio de um pórtico rolante, pega o bloco e coloca no chamado carrinho porta bloco, um carro transportador que leva o bloco que está debaixo da ponte para debaixo do tear. O bloco é colocado sobre o carrinho em cima de alguns apoios em torno de 10 cm, esses geralmente são de rocha, mas também pode ser madeira, esse apoio tem a função de proteger o carrinho quando a serrada esta terminando para que o fio do tear serre apenas o bloco e não serrar o próprio carrinho. Esse apoio, que fica entre o carrinho e o bloco ainda é firmado com gesso, ajudando a impedir que no final da serrada as chapas produzidas se desloquem. Figura 5 - Carga de bloco sendo realizado. Quando o carrinho leva o bloco para debaixo da maquina, tear, é feito o enquadramento do bloco (Figura 6). Essa etapa é importante, pois se o bloco fica fora do esquadro ou do nível provavelmente a quantidade de chapas produzidas serão menores. Figura 6 - Enquadramento de bloco. Colocado o bloco debaixo do tear se ajusta a maquina com os parâmetros desejados. Coloca na tela de programação da maquina (Figura 7) as dimensões do bloco, diâmetro do fio, o material, no caso o Verde Ubatuba, a velocidade do fio na maquina (chamada de velocidade periférica), e a velocidade de corte desejada, chamada de cala, no Verde Ubatuba é em torno de 50 cm/h. A cala é um ponto muito importante e varia durante o corte, apesar de para o Verde Ubatuba a velocidade desejada de descida do tear sobre o bloco ser 50 cm/h, o próprio tear, durante o corte, faz uma relação entre a amperagem inicial do motor (em torno de 150A) no giro da maquina, a amperagem que queira trabalhar por fio (2,8A), a quantidade de fios (72 fios). Então essa relação da amperagem inicial mais a amperagem por fio, vezes a quantidade de fio gera uma amperagem máxima que o motor irá trabalhar (150 + 2,8 x 72 = 351,6A). Dessa forma a amperagem do motor durante a serrada não pode ultrapassar esse valor de 351A. A cala muda durante o corte, pois o fio geralmente entra, para serra o Verde Ubatuba, cego de outro material. Logo a cala não pode ser alta, pois pesa o motor e a amperagem fica próxima de 351A, exemplo de cala inicial 40 cm/h. É importante também o profissional de serragem ficar atento a quantidade de água durante a serrada. Um bom corte consome em torno de 35 m³ de água por hora, pouca água aumenta a capacidade de corte do fio, porem causa um desgaste muito grande do mesmo, por isso qualquer alteração na quantidade de água deve ser informada ao técnico responsável pelo fio diamantado. A velocidade do giro do fio, velocidade periférica, deve ser de acordo com que o técnico do fio informar, pois também afeta muito o corte e o consumo do fio. No Verde Ubatuba a velocidade fica em torno de 31 m/s. Uma velocidade alta faz a serrada ser mais lenta, porém o fio desgasta menos, uma velocidade baixa aumenta a velocidade de corte, mas o desgaste do fio é maior. Por isso qualquer mudança deve ser informada ao técnico. Figura 7 - Tela de programação de serrada do tear multifio. No decorrer do corte (Figura 8) o fio amola e o corte fica mais suave a amperagem baixa, com isso o serrador vai aumentando a cala progressivamente mantendo a amperagem perto da estipulada no inicio (351A). Geralmente no final do corte de um Verde Ubatuba o corte está em 50 cm/h. O inverso acontece em materiais duros, onde a cala começa, por exemplo, em 30 e acaba em 25 cm/h. Outro ponto importante onde o serrado deve ficar muito atento é no inicio e no final da serrada, pois são momentos onde um erro esta mais suscetível a acontecer, nesse momento é aconselhável diminuir a velocidade de corte para 20 cm/h nos 10 primeiros centímetros e nos 10 últimos centímetros do bloco. Considerando esse bloco de Verde Ubatuba, como informado anteriormente de 1,90 m de altura, nos primeiros 50 cm de corte deve pausar o corte para colocar cunhas em cima entre as chapas, e nos últimos 30 cm também, isso faz com que no final da serrada, onde o bloco que é uma peça única se transforme em 72 peças que não se desestabilize. No final da serrada, agora as novas chapas, são lavadas, o fio é soerguido e quando esta bem em cima das chapas, mas ainda as segurando, as cunha são retiradas. Esse momento é muito delicado, o tear vai subindo devagar dando pausas e a carga é tombada formando pacotes de 7 a 10 chapas cada. A serrada do Verde Ubatuba, com todos esses cuidados gira em torno de 6 horas. Figura 8 - Bloco de Verde Ubatuba sendo serrado no multifios. Por fim, no final da serrada esses pacotes de chapas de Verde Ubatuba são retirados de debaixo do tear pelo mesmo carro transportador e são descarregados. Nesse processo é verificado a qualidade da serrada, se a superfície do corte ficou como o desejável ou não, quanto mais lisa a superfície melhor. Se não atendeu e não ficou bom, deve ser informado o encarregado do tear para verificar a possível causa. Esse controle de qualidade é feito observando a chapas serradas e também passando a mão na superfície da mesma, sentindo a rugosidade. Para um acompanhamento detalhado do processo de serrada esses valores são acompanhados em uma planilha (Figura 9). Estas planilhas contem as informações do processo de serrada que é realizada no tear multifio. São informações sobre o tipo de material que está sendo cortado, a data, horimetro inicial e final, tempo de duração do corte, tipo de chapa (2 ou 3 cm) e quantidade, as medidas do bloco, total de fios, a classe de dureza do material, diâmetros iniciais, amperagens leve e trabalhada, Cala (cm/h) e a velocidade periférica. Também são anotadas observações de quaisquer informações sobre alguma parada da maquina, consumo de água e alguma alteração no decorrer do processo conforme o operador informar. Figura 9 – Exemplo de planilha utilizado no controle de qualidade da serragem. 2.3 Levigamento Depois do processo de corte o material vai para a próxima etapa, na polideira, o processo é chamado de levigamento. No verde Ubatuba o levigamento é a próxima etapa após a serragem. Esse processo tem a função de tirar as irregularidades da serrada e deixar a superfície lisa, porém sem brilho. A politriz utilizada possui 22 cabeças, satélites de polimento, com abrasivos mais grossos até abrasivos finos. Das 22 cabeças os abrasivos são na sequência os diamantados: M6, M7, M8, M9, M11, M13, M15, M18, M20 e M22 que tem os grãos mais grossos, os abrasivos resinóides #220, #320, #400, #600, #800, #1200, #1500 e no final possui o lustre. Mas para o levigamento é utilizado apenas os abrasivos iniciais até o grão #320. As chapas brutas, que saíram do tear são colocadas em um cavalete triangular que é anexo a um robô (Figura 10), responsável por colocar as chapas na polideira. A velocidade de o robô colocar as chapas vai depender da velocidade que a polideira esta trabalhando. A polideira possui uma esteira que gira com a chapa em cima em uma determinada velocidade e passa por debaixo dos satélites com água que arriam sobre a chapa girando e realizando o desgaste da chapa diminuindo a rugosidade. Nessa etapa um parâmetro importante para colocar na polideira é desligar os satélites do #320 para frente. A pressão nos satélites também deve ser conferida, pois esse fator vai influenciar na qualidade do levigamento (Figura 11) quanto no desgaste do abrasivo, em cada satélite a pressão de trabalho media é de 180 kg. A quantidade de água em cada satélite é igual nesses abrasivos iniciais, e fica em torno de 25 L/m. A velocidade da esteira que passa na polideira tem que ser colocada na velocidade desejada ara esse serviço, que é 80m/h, considerando uma chapa de 2,90 m de comprimento são 27 chapas levigadas por hora. Figura 10 - Robô responsável de levar as chapas para a polideira. No final do levigamento a chapa levigada é retirada por um operador. O polidor observa a chapa e verifica se tem algum arranhão, se tiver deve ser avaliado o que causou e o material deve retornar para o inicio do processo. Dessa forma o controle da qualidade deve ser feito da forma visual e pelo trabalhador. Figura 11 – Chapa sendo levigada. 2.4 Resinagem Depois de levigado o Verde Ubatuba é levado para a etapa de resinagem. Esse processo tem a função principal de cobrir as microfissuras ou pequenas trincas que a chapa possui. Há estudos que indicam que um material resinado ganha várias qualidades, como aumento da resistência mecânica e resistência contra ataques do ambiente e químico. Para realização da resinagem a chapa é transportada até o local onde se realiza a resinagem. Nesse local, o resinador, através da ponte rolante e uma ventosa a vácuo deita a chapa sobre uma banca em posição horizontal. Essa posição é importante para que a resina penetre bem nos poros da superfície da chapa. Deitada a chapa, usa-se um maçarico, ou “pela porco”, para que a chapa seja aquecida, esse aumento da temperatura tem duas funções, a primeira é retirar a umidade dos poros da chapa levigada, já a segunda é que com aumento da temperatura a tendência é abrir os poros, essa abertura ajuda a resina a penetrar fundo e cobri-las. A resina utilizada no Verde Ubatuba possui um pigmento preto, que ajuda a chapa ficar mais escura, e a quantidade de resina utilizada é 200 gramas de resina por chapa e 30% de catalizador (no caso 60g). Essa resina é espalhada pelo profissional resinador, com o auxilio de um rolo de pintura especifico para substancia epóxi. A resina utilizada para essa rocha é de cura de 48h. Ou seja, o fabricante pede que depois de aplicado a resina, antes da chapa (Figura 12) seguir para próxima etapa, onde o excesso da resina é retirado, ela fique pelo menos 48h na chapa. É importante ressaltar a importância de todos os operários envolvidos na etapa de resinagem estarem utilizando os EPI’s necessários, pois é um produto tóxico. Figura 12 - Chapa resinada. Na etapa do controle da qualidade também depende do operador. O problema que costuma acontecer é quando há o erro da quantidade de resina e do endurecedor, que pode comprometer todo o serviço, o outro problema comum é quando a chapa levigada possui uma fissura ou trinca maior do que o comum, depois de espalhada a resina sobre a chapa esse local ira absorve toda resina colocada e o correto é o resinador passar retocando esse local. Se não for observado na hora, depois não é possível consertar, ficando um material de qualidade inferior ou então é feito o serviço todo de novo (retrabalho). No entanto, para repetir um serviço de novo o material deve retornar a etapa anterior e ser levigado novamente. Esse processo é custoso e pode afetar a qualidade da chapa, pois a sua espessura acaba diminuindo. 2.5 Polimento Por fim, a etapa final do processo de beneficiamento do bloco de Verde Ubatuba é o polimento (Figura 13 e 14). Essa parte do processo tem a função de dar brilho à chapa. Um polimento de melhor qualidade é o que dá mais brilho a chapa. Apesar do polimento vir depois da etapa de resinagem, o polimento é um complemento da etapa do levigamento. A idéia principal é a mesma, é feito na mesma polideira, a diferença é que agora em vez de usar os abrasivos iniciais são usados os abrasivos finais. É utilizado o abrasivo #120 até o lustre. A rotação dos satélites são as mesmas, a velocidade da esteira é de 65 m/h e a quantidade de água ainda é a mesma do levigamento, 25 L/m, porém já é pensado em diminuir a quantidade de água nesses abrasivos finais buscando aumentar a quantidade de brilho. A qualidade do polimento (Figura 15) também é feito de forma visual, o defeito mais comum que pode acontecer nesse caso, é quando a resina não foi curada de forma correta, assim, no processo de polimento ela não é tirada por completo da chapa, nesse caso o polimento deve ser refeito (retrabalho). Para o levigamento e o polimento também há uma planilha (Figura 16) para controle de gasto de abrasivo. Essa planilha consegue calcular quantos metros quadrados um jogo de abrasivos pode fazer. Figura 13 – Maquinário da etapa de polimento. Figura 14 – Chapa sendo polida. Figura 15 – Verificação da qualidade do polimento. Figura 16 – Planilha de controle de gastos do polimento. 2.6 Tratamento de Resíduos Nas etapas de beneficiamento das rochas ornamentais são gerados diversos rejeitos. O principal desses é conhecido como lama abrasiva. Lama pois gera uma pasta de grão finos, e abrasiva porque é gerada através da abrasão de corpos. Essa lama, gerada no tear e na polideira é composta basicamente por pó de rocha, mas também se encontra nela restos de abrasivos, ou pequenos grãos perdidos durante o polimento, partículas de diamantes usados na serrada e no polimento, e ferro, composto da liga do abrasivo diamantado. Na serrada o volume de lama gerado é maior que no polimento em torno de cinco vezes. A água assume dois papeis essenciais. O primeiro é de refrigerar o processo de abrasão, pois o calor gerado é muito alto, sem ela iria os abrasivos ou queimar o material. O segundo papel seria de limpeza de forma eficiente e pratica, evitando poeira e levando os resíduos ao local apropriado. O silo de água bruta ou de tratamento. Ele tem a função de promover a decantação da lama grossa e densa, e por cima retorna água limpa ao sistema produtivo novamente. Figura 17 – Silo de tratamento de água O silo decanta a lama grossa e por cima libera água limpa ao sistema. Na parte inferior do silo tem uma caixa onde toda lama da indústria se junta. Essa lama contem muita água. Nesse momento é lançado um polímero decantador e dessa caixa é bombeado até o meio do silo. A água presente na lama automaticamente sobe, enquanto a lama densa fica na parte inferior. Nessa parte debaixo, a lama concentrada é liberada por uma válvula e cai em outro tanque, de pequeno volume, que envia ao filtro prensa, Figura 18 – Filtro prensa O filtro prensa é um equipamento mecânico hidráulico com função de filtrar as partículas da água. A lama concentrada é bombeada sobre alta pressão por cerca de 4 minutos no filtro. Durante esse bombeamento a lama corre por dentro das placas envolvidas por um filtro. As placas são perfuradas, dessa forma a água passa por esses furos, enquanto a lama fica retida nos filtros. Cada ciclo de prensagem demora em torno de 8 minutos. As placas de lama geradas tem forma quadrada de 80 x 80 cm e aproximadamente 2,50 cm de espessura. A umidade máxima dessas placas não pode passar de 30%. Figura 19 – Lama prensada. Figura 20 – Aterro de lama abrasiva. Depois de prensada a lama abrasiva é enviada, na maioria das vezes a um aterro licenciado pelos órgãos ambientais. Entende-se que essa não é a melhor destinação de um material. Existem diversos estudos que são feitos utilizando a lama como insumo em outra cadeia produtiva. Estudos na confecção de paralelepípedo tiveram resultados mais favoráveis. Porém hoje em dia, nenhum desses estudos é utilizado em larga escala. 3. DESAFIOS E GARGALOS Durante nossos estudos o que chamou atenção foi a utilização do gás para esquentar a chapa que vai ser resinada. Esse meio de aquecimento depende de uma mão de obra grande e o processo deve ser muito cuidadoso, pois o risco de acidente com queimadura é alto. O tempo que demora para aquecer a chapa também deve ser muito preciso, assim como a temperatura. Pois se esquentar pouco a resina não irá funcionar como deveria e se esquentar muito os minerais da chapa pode trincar, diminuindo a eficiência da resinagem, podendo até diminuir a qualidade da chapa. Dessa forma um serviço desse, totalmente manual, poderia ser modificado. 4. PROPOSTAS E SOLUÇÕES Dentro desse contexto, o material verde Ubatuba, identificamos que uma boa solução seria a utilização da resina fria. A resina fria é ideal para materiais de coloração escura, é o caso do verde. Dessa forma esse processo de aquecer a chapa com maçarico não seria preciso. Aumentando a segurança dos funcionários e melhorando a qualidade do produto final.