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Cerâmica Vermelha Disciplina Materiais de Construção Cerâmica Vermelha Disciplina Materiais de Construção Alexandre Werner Baron Bruno Galvão Silveira de Sousa Juliano da Conceição Marcelo Henrique Barcellos Frichs Rafael Carpes de Moraes Vinícius Teixeira Godinho Apresentação e conceito Cerâmica vermelha São produtos utilizados na construção civil, obtidos a partir de diversos tipos de argilas e submetidos a processos de secagem e queima, apresentam coloração avermelhada e são muito utilizados nas tecnologias construtivas no Brasil e no mundo. São exemplos de materiais que podem ser de cerâmica vermelha: Tijolos Blocos Telhas Tavelas Tubos Argilas expandidas Outros Aspectos / Características Para obtenção do produto final são necessários uma sequência de procedimentos que alteram as características físicas e químicas da argila. Na maioria dos casos o produto final apresenta rigidez e resistência mecânica, além de características como conforto térmico e acústico, durabilidade, resistência a alta temperatura e possibilidade de reutilização e reciclagem. Histórico de Utilização No Mundo ● Estudos arqueológicos datam o uso de utensílios cerâmicos a partir do período neolítico (idade da pedra polida-10000 a 5000 a.C.). Porém, Algumas fontes trazem datas mais antigas do uso da cerâmica de até 23000 a.C. Os primeiros vestígios da produção de tijolos surgiram com a descoberta de cavernas com desenhos ilustrando o método da época para fazer tijolos e outras peças, a cerca de 6.000 a.C. ● Segundo pesquisas da faculdade de tecnologia de Lisboa, peças elaboradas com argila datam de 4000 a.C., elaboradas com formas bem definidas,mas utilizando processo sem o cozimento das mesmas. ● Por volta de 3000 a.C. é que datam a fabricação de tijolos queimados para construção e revestimentos externos na região da Mesopotâmia, onde se localizava a famosa Babilônia. ● De acordo com a narrativa bíblica, a famosa torre de Babel (2600 a.C.) foi construída com tijolos já com processo de queima.(Genesis 11:3) ● Na Babilônia foram encontrados alguns exemplares de tijolos queimados, entre 1600 a 1100 a.C.. ● Por volta de 430 a.C. foram encontradas telhas na Grécia, além de indícios de sua utilização na China e Japão no mesmo período. ● Alguns anos depois, por volta de 280 a.C., identifica-se por parte dos Romanos, a utilização de barro cozido para construção de telhados, assim como para imagens de escultura, objetos ornamentais e artefatos utilitários. ● No decorrer do desenvolvimento da humanidade, nos quatro continentes, existem manifestações do uso deste material, demonstrando sua versatilidade e aceitabilidade em diferentes culturas. China, em 20000 a.C. Período Neolítico, 10000 – 5000 a.C. Egito, pré-dinástico 4500-3000 a.C. Torre de Babel, 2600 a.C. No Brasil - No Brasil, há mais de 2.000 anos, antes mesmo da sua “descoberta” pelos portugueses, já existia a atividade de fabricação de cerâmicas, representada por potes, baixelas e outros artefatos cerâmicos. A cerâmica mais elaborada foi encontrada na Ilha de Marajó. Do tipo marajoara, tem sua origem na avançada cultura indígena da ilha. Entretanto, estudos arqueológicos indicam que a presença de uma cerâmica mais simples ocorreu na região amazônica, há mais de 5000 anos atrás. - A partir de 1549, com a chegada de Tomé de Sousa ao país, é estimulada a produção material de construção para o desenvolvimento de cidades mais bem planejadas e elaboradas. - Em 1575 há indícios do uso de telhas na formação da vila que viria a ser a cidade de São Paulo/SP. E foi a partir desse estímulo que começa a se desenvolver a atividade cerâmica de forma mais intensa, sendo as olarias o marco inicial da indústria em São Paulo. Com maior concentração nas últimas décadas do século 19, a produção nas olarias se dava por meio de processos manuais e em pequenos estabelecimentos, e tinham como produto final tijolos, telhas, tubos, manilhas, vasos e potes , os quais eram comercializados localmente. - A primeira grande fábrica de produtos cerâmicos do Brasil foi fundada em São Paulo, em 1893, por quatro irmãos franceses, naturais de Marselha, com o nome de “Estabelecimentos Sacoman Fréres”, posteriormente alterado para “Cerâmica Sacoman S.A.”, a qual encerrou suas atividades em 1956. O nome das telhas conhecidas por “francesas” ou “marselhesas” é devido à origem destes empresários. - Nos últimos anos do séc. 19 e início do séc. 20, houve um processo de especialização nas empresas cerâmicas, o que gerou uma separação entre olarias (produtoras de tijolos e telhas) e “cerâmicas” (produtoras de itens mais sofisticados, como manilhas, tubos, azulejos, louças, potes, talhas, etc.). Urna funerária Marajoara Telha francesa Henry Marseille Telha francesa dos irmãos Sacoman Outros artefatos de cerâmica vermelha Aplicação dos materiais 1. Fundações: Tijolos maciços usados em sapatas corridas de obras de pequeno porte. Tende ao desuso frente ao concreto. Usos na Construção Civil 2. Estruturas: Da mesma forma que a pedra é usada em elementos a compressão, tendendo também ao desuso. Usos na Construção Civil Estrutura paramétrica de tijolos no Irã 3. Vedações: Diferentes tipos de tijolos são usados como vedação, tanto em casas populares como em edifícios. Usos na Construção Civil 4. Coberturas: Muito utilizada na forma de telhas cerâmicas: francesa, romana, colonial. Usos na Construção Civil 5. Pisos: Muito utilizados como lajotas, ladrilhos ou mesmo cacos. Possui muitas variedades. Usos na Construção Civil 6. Revestimentos: Muito utilizado como ladrilhos, azulejos, cacos em áreas hidráulicas. Além de Lajotas e pastilhas fechadas. Usos na Construção Civil 7. Instalações Hidraúlicas: Tubulações de esgoto, aparelhos sanitários, sumidouro. Usos na Construção Civil 8. Estruturas Lajes: Em tijolos chamados Tavelas para lajes mistas ou pré moldadas. Usos na Construção Civil Propriedades das Argilas 1. Plasticidade: É a propriedade que um sistema possui de se deformar quando sujeito à aplicação de uma força e de manter essa deformação quando a força é retirada. A plasticidade depende de: – Tipo e porcentagem dos argilominerais; – Índice de umidade; – Tamanho da forma das partículas; – Capacidade de troca de íons; – Presença de outras substâncias. 2. Retração: Durante a secagem das argilas, ocorre a evaporação da água e a distância entre as partículas diminui, provocando uma retração. Esta retração é proporcional ao grau de umidade, à composição da argila e ao tamanho das partículas. Se a retração não for uniforme a peça poderá se deformar. Para se evitar fissuras, torna-se necessário controlar a velocidade de evaporação a fim de que ela seja, no mínimo, da ordem de grandeza da velocidade de difusão da água do interior da peça a superfície. Para isto, a temperatura, a umidade e o fluxo de ar do ambiente devem ser controlados. Os fatores que aumentam a plasticidade, também aumentam a retração. 3. Efeitos do Calor Sobre as Argilas: A queima é um processo que ocorre em uma determinada temperatura por um período de tempo. Tanto a temperatura quanto o tempo, variam de acordo com finalidade da cerâmica. Aquecendo a argila até 600ºC ocorrem apenas transformações físicas no material como, por exemplo, perda de água. A partir de 600ºC, transformações químicas começam a ocorrer, em três estágios: – Desidratação Química: perda de água de constituição do material e queima de matérias orgânicas. – Oxidação: é a transformação dos carbonetos em óxidos através do processo de calcinação. – Vitrificação: Formação de vidro que ocorre a partir de 950ºC. A quantidade de vidro formada em um artigo cerâmico determina sua qualidade, uma vez que o vidro aumenta a resistência e a dureza do material. 4. Alta resistência à compressão (1-30 MPa): Está relacionada àsforças interatômicas e à quantidade de vidro formada. Quanto mais homogênea e fina for a granulometria, mais resistente a cerâmica será, porém a resistência diminui com o aumento da porosidade. 5. Baixa resistência à tração na flexão: Microfissuras na superfície e na massa, poros internos e contornos de grãos amplificam a intensidade das cargas aplicadas e facilitam a propagação das tensões e das fissuras, ocasionando a fratura da peça. 6. Alta dureza e resistência ao desgaste: Essa propriedade depende da quantidade de vidro formado pela ação do calor. 7. Absorção ou porosidade aparente: É a porcentagem de aumento de peso que a peça apresenta após 24 horas de imersão na água. A quantidade de água que será absorvida depende compactação, dos constituintes, da queima etc. 8. Péssimos condutores elétricos e térmicos. 9. Bom isolamento acústico. Propriedades da Cerâmica Desagregação das cerâmicas: Os materiais cerâmicos são, em geral, os mais duráveis entre os materiais de construção. Entretanto, eles podem sofrer alguns tipos de degradação por: 1 – Agentes físicos: umidade e vegetação. 2 – Agentes químicos: sais internos podem cristalizar na superfície devido à umidade, causando eflorescências. 3 – Agentes mecânicos: choques durante o transporte. Principais impactos com relação ao meio ambiente: ● Alteração na paisagem; ● Supressão da vegetação; ● Modificação na estrutura do solo; ● Interferência sobre a fauna; ● Compactação do solo; ● Alteração nas calhas dos cursos d’água; ● Alteração no nível do lençol freático; ● Trepidação; ● Poluição sonora; ● Contaminação por óleos e graxas; Principais impactos com relação ao meio ambiente: ● Instabilidade de margens e taludes; ● Erosão e assoreamento dos rios; ● Geração de resíduos sólidos; ● Alteração no tráfego. Principais impactos com relação ao meio ambiente: Os impactos ambientais decorrentes da extração da argila podem se dar ou ocorrer em nível local ou regional, dependendo do porte do empreendimento, de sua localização, das características ambientais e sociais do entorno e das características da jazida e da tecnologia de lavra e tratamento utilizado. Algumas medidas mitigadoras e de reaproveitamento das áreas exploradas: _ Reflorestamento, com possibilidade de uso como lenha para a própria indústria cerâmica; _ Utilização da área para a piscicultura; _ Proteção das APPs e definição de um programa de recuperação ambiental com espécies nativas, quando degradadas; _ Preparação de viveiros de mudas; _ Remodelamento topográfico. Principais impactos com relação ao meio ambiente: Processos de fabricação TIJOLOS Extração das argilas A primeira etapa, que não é um processo de produção, é a extração da argila. Grande parte das argilas brasileiras está depositada nas bacias dos rios a céu aberto. Preparação das argilas A massa pode se composta por dois a quatro tipos de argila, parte da mistura com argila plástica (popularmente chamada de argila gorda) e outra parte pouco plástica (argila magra). As 4 argilas são separadas em grandes caixas e seguem para a esteira já dosadas na proporção correta. A proporção dessas argilas na composição determina a plasticidade da massa e deverá ser estabelecida de acordo com o material a ser produzido. Tratamento Eliminação de impurezas que possam prejudicar o material, como raízes e pedras. Trituração Processo que tritura os torrões e elimina os pedregulhos. Moldagem As argilas são hidratadas para atingirem plasticidade suficiente para a moldagem que é feita na maioria dos casos em uma extrusora que dá o formato da seção reta, no caso dos blocos. Extrusora: Boquilha: Peça da extrusora que dá formato ao tijolo. Produzido com alumina, material de alta resistência a corrosão e a alta resistência ao desgaste, esses materiais proporcionam uma vida útil muito maior se comparados com as boquilhas fabricadas em aço. Corte O corte vai definir o tamanho final da peça a ser produzida. Secagem Depois de obterem a forma desejada as peças passam por uma etapa de secagem. Os processos mais efetivos realizam a secagem em fornos, mas a secagem ao ar livre ainda é comum em algumas regiões. É preciso reduzir o teor de umidade após a extrusão de 20 a 25% para 6 a 8%, pois a massa de argilas não pode ir muito úmida para o forno de queima. As técnicas mais comuns são: Secagem ao ar livre: - não garante um teor de umidade regular, mas tem um custo operacional reduzido. Pode levar de 2 a 5 dias dependendo do clima da região. Secagem em secadora: - é mais efetiva e controlável, porém tem um custo maior. Processo aproximado de 32h. Queima Nesta etapa as peças secas são levadas a temperaturas de até 950o, quando ocorre o fenômeno da sinterização que dá resistência ao material cerâmico. O tempo de queima é de aproximadamente 17h. Estoque de serragem que é usada para a queima no forno. Tijolos saindo do forno. Estoque As peças são embaladas com filme plástico, paletizadas e armazenadas em áreas cobertas para serem enviadas aos consumidores. Formas de apresentação Panorâma da Cerâmica Vermelha para Construção nos últimos anos - Telhas; - Tijolos; - Tubos. Números pesquisados (R$, %) vantagens e desvantagens Nº Empresas Aproximado % Aproximado por Área Prod./Mês (Nº de Peças) Consumo Ton/Mês (Argila) Blocos/Tijolos 4346 63% 4.000.000.000 7.800.000 Telhas 2547 36% 1.300.000.000 2.500.000 Tubos 10 0,1% 325,5Km* – *Produção apontada pela Associação Latino-Americana de Fabricantes de Tubos Cerâmicos (Acertubos), considerando o número de 10 empresas, responsáveis pela fabricação de 3.906km/ano. Fonte: ANICER (Associação Nacional da Indústria Cerâmica). Site institucional. Rio de Janeiro, 2008,sd. Produção de peças e consumo de matéria prima Item Medida Preço (por milheiro) Tijolo Comum 4.5 x 9.5 x 20.5 R$ 135,00 5.5 x 10.5 x 22.5 R$ 550,00 7 x 14 x 28 R$ 950,00 Fonte: TIJOMAX TIJOLOS. Preços de tijolos e blocos. Site institucional. São Paulo, 2008 Preços encontrados Item Medida (A x L x C) Preço (por milheiro) Tijolo Cerâmico Vedação, Furo Horizontal 9 x 19 x 19 R$ 350,00 9 x 19 x 29 R$ 575,00 9 x 19 x 39 R$ 760,00 11,5 x 14 x x 24 R$ 350,00 11,5 x 19 x 29 R$ 680,00 19 x 19 x 39 R$ 1.390,00 Tijolo Cerâmico Estrutural, Furo Vertical 14 x 19 x 39 R$ 990,00 Fonte: TIJOMAX TIJOLOS. Preços de tijolos e blocos. Site institucional. São Paulo, 2008 Item Especificação (A x L x C) Preço (por milheiro) Menor Médio Maior Tijolo Maciço 5,5 x 9 x 19 R$ 120,00 R$ 189,90 R$ 135,00 Bloco Cerâmico EStrutural 19 x 19 x 39 R$ 1.221,00 R$ 1.309,00 R$ 1.381,00 Telha Cerâmica Colonial R$ 520,00 R$ 793,00 R$ 520,00 Francesa R$ 800,00 R$ 1.052,00 R$ 1.240,00 Paulista R$ 510,00 R$ 755,40 R$ 931,00 Fonte: Preços de materiais. Arquitetura & Construção. São Paulo, maio 2008. Item Especificação Preço (por M) HID-TUB-165 100 MM, COM CONEXÕES, ASSENTAMENTO C/ARGAMASSA 1:3 M R$ 11,21 HID-TUB-170 150 MM, COM CONEXÕES, ASSENTAMENTO C/ARGAMASSA 1:3 M R$ 15,72 HID-TUB-175 200 MM, COM CONEXÕES, ASSENTAMENTO C/ARGAMASSA 1:3M R$ 25,56 HID-TUB-180 250 MM, COM CONEXÕES, ASSENTAMENTO C/ARGAMASSA 1:3 M R$ 41,12 HID-TUB-185 300 MM, COM CONEXÕES, ASSENTAMENTO C/ARGAMASSA 1:3M R$ 58,89 Fonte: Secretaria de Estado de Transportes e Obras Públicas(MG). Preço Setop: planilha referencial de preços unitários para obras de edificação – região sul. Belo Horizonte, jan. 2008, p. 24. Requisitos definidos pelos consumidores A Dimensões do Tijolo 9.77 B Peso 2.52 C Absorção de Água 2.60 D Cor 4.37 E Área Líquida 7.34 F Preço de Mercado 12.29 G Garantia 13.79 H Bom Atendimento 12.32 I Prazo de Entrega 14.88 J Resistência 20.12 Fonte: Reproduzido de MARCON, Domingos P. Proposta de modelo de adequação de processo de produção de cerâmica vermelha,2002, p. 39, op. cit. Percentuais gerais determinados pelos consumidores (%)Item Vantagens Desvantagens Tijolo comum - Conforto térmico - Conforto acústico - maior uso de tijolos por m2 - maior gasto com argamassa e mão-de-obra - produto com formato irregular Tijolo baiano - mais barato - desempenho térmico superior - não suporta carga estrutural - alto índice de quebra (30%) - não tem precisão no formato Bloco cerâmico - proporciona maior produtividade (em relação ao comum) - mais resistente de todos - menor quebra (do que o tijolo baiano) - menor conforto térmico - exige pintura acrílica externa contra umidade Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 62, op. cit. Item Vantagens Desvantagens Telha cerâmica - pouca variação dimensional x variação térmica - dispensa material adicional para obter impermeabilidade - desempenho térmico satisfatório - durabilidade - custo elevado - fixação individual sobre o telhado - difícil limpeza Telha de fibrocimento - prática - mais leve - baixo custo - opção número 1 dos consumidores de baixa renda - não suporta carga estrutural - alto índice de quebra (30%) - não tem precisão no formato Bloco cerâmico - proporciona maior produtividade (em relação ao comum) - mais resistente de todos - menor quebra (do que o tijolo baiano) - frágil - necessita pintura para impermeabilização - mau isolamento térmico Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 63, op. cit. Item Vantagens Desvantagens Tubo cerâmico - maior durabilidade - não poluente - não é atacado por microorganismos - colocação mais lenta - baixa resistência (no transporte impermeável e manuseio) Tubo de fibrocimento - leve - baixa rugosidade - não sofre corrosão eletroquímica - baixa condutividade térmica - frágil - não suporta pressões - sujeito a ataque de sulfato e de águas agressiva Tubo de PVC - ótima resistência química ou mecânica - leveza - fácil manuseio - melhor desempenho hidráulico - melhor custo-benefício - baixa resistência ao calor e a pressões - coeficiente de dilatação alto Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 64, op. cit. - Geração empregos diretos: 293 mil - Geração empregos indiretos: perto de 900 mil - Faturamento anual: R$ 18 bilhões - Indústria de Cerâmica Vermelha: 4,8% da Indústria da Construção Civil - Blocos cerâmicos emitem 50% a menos de CO2-eq. que o bloco de concreto e 66% a menos que as paredes de concreto armado moldadas in loco Análise SWOT Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 70. Pontos Fortes - A cerâmica tem um papel importante para a economia do país; - A participação no PIB é estimado em 1%, correspondendo a cerca de 6 milhões de dólares; - Recursos naturais disponíveis em grandes volumes; - Pulverização proporciona atuação por nicho geográfico (clusters); - Produtos apresentam valor estético (telhas) e cultural; - Oferecem maior conforto térmico e acústico; - Mantêm ambiente interno com baixa umidade; - Resistente ao calor, a altas temperaturas e à propagação de fogo; - Alta durabilidade. Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 70. Pontos Fracos - Setor pulverizado, composto, eminentemente, por empresas de menor porte, com forte presença da economia informal; - O número “oficial” de 5.500 empresas (2005) não corresponde à realidade dos ceramistas no Brasil; - Desconhecimento de normalização do produto final (para os produtos em que existe essa normalização); - Em decorrência do ponto anterior, cada fabricante “cria” seu próprio padrão, o que prejudica ou compromete o controle da qualidade final do produto; - Falta de planejamento (empresarial, de gestão e de produção); - Falta de estrutura organizacional nas empresas, em que se definam funções e responsabilidades dos trabalhadores responsáveis pela produção; - O trabalho quase artesanal e freqüentemente familiar, pelas suas características, tem um ritmo lento de adaptação e inovação; - Devido às exigências de mercado e ao aparecimento de materiais alternativos, as empresas do setor, salvo algumas exceções, passam por uma crise, em que sua capacidade de evolução e controle é decisiva para sua sobrevivência; - Desperdício de matéria-prima, energia e combustível; Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 70. Oportunidades - Setor de construção civil em crescimento no país; - Linhas de crédito para aquisição de material de construção para reforma; - Demanda reprimida por materiais para construção, ampliação, reforma nas classes média e baixa; - Localização próxima aos fornecedores de matéria-prima potencializa sucesso; - Atuação conjunta (produtores e associações/cooperativas) para melhorar competitividade; - Benchmarking de outros setores Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 70. Ameaças - Presença forte e crescente de produtos substitutos (cimento, PVC) com melhor relação custo/benefício, processos tecnológicos avançados, alta credibilidade em função da rígida certificação e cujos segmentos apresentam características de oligopólios dominados por multinacionais; - Outra questão que merece atenção é a percepção crescente das indústrias cerâmicas como não-sustentáveis e prejudiciais ao meio ambiente, por utilizarem matérias-primas não renováveis (como a argila), pelo uso tradicional intensivo de lenha como combustível (sem a devida reposição das árvores abatidas) e pela dificuldade de destinação adequada tanto dos resíduos da produção quanto dos resíduos pós-transporte, pós- armazenamento e pós-uso (quais sejam, produtos quebrados e não reutilizáveis) Fonte: Reproduzido de SEBRAE. Estudos de Mercado SEBRAE/ESPM. Creâmica Vermelha,2008, p. 70.