ESTUDO DA PRODUÇÃO DE CIMENTO COM ÊNFASE NO CLASSE G

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1 ESTUDO DA PRODUÇÃO DE CIMENTO COM ÊNFASE NO CLASSE G Pedro Gutierrez Galhardo Projeto de Graduação apresentado ao curso de Engenharia Civil da Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Engenheiro. Orientador: Jorge dos Santos Rio de Janeiro Agosto de 2014

2 ESTUDO DO SETOR CIMENTEIRO PRODUÇÃO E APLICAÇÃO Pedro Gutierrez Galhardo PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL. Examinado por: Professor Jorge dos Santos, D. Sc., Professora Ana Catarina Jorge Evangelista, D. Sc. Professora Isabeth Mello, D. Sc. Professor Wilson Wanderley da Silva, Arq. RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

3 AGOSTO DE 2014 Galhardo Gutierrez, Pedro Estudo do setor cimenteiro: produção e aplicação. Estudo do Setor cimenteiro: produção e aplicação./ Pedro Gutierrez Galhardo - Rio de Janeiro: UFRJ / Escola Politécnica, ix, 96 p.: 29,7 cm. Orientador: Jorge dos Santos Projeto de Graduação UFRJ / Escola Politécnica / Curso de Engenharia Civil, Referências Bibliográficas: p Introdução 2. Cimento: Contextualização 3. A Indústria Cimenteira. 4. Estudo de caso: Cimento classe G 5. Conclusão. I. Santos, Jorge dos; II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. Título

4 Dedico este trabalho à minha família e a todos meus amigos que participaram dessa importante etapa da minha vida. AGRADECIMENTOS Em especial, gostaria de agradecer aos meus pais, sempre dedicados com esforço e amor: sem eles nada teria sido possível. Ao professor Jorge, minha gratidão pela honra de me aceitar como orientando. Agradeço também aos meus colegas e superiores da Lafarge que me apoiaram na realização deste projeto de graduação; Agradeço à Universidade Federal do Rio de Janeiro, pois me proporcionou grandes amigos e incríveis experiências além de me fazer crescer como pessoa e me viabilizar a formação profissional como Engenheiro Civil.

5 Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica - UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. ESTUDO DO SETOR CIMENTEIRO PRODUÇÃO E APLICAÇÃO. Pedro Gutierrez Galhardo Agosto de 2014 Orientador: Jorge dos Santos Curso: Engenharia Civil Esse trabalho se baseia no estudo do setor cimenteiro, desde a sua produção até sua aplicação. Serão abordados temas como as matérias-primas, impactos ambientais, a questão energética, a tecnologia, principais grupos produtores do setor e a sua importância na engenharia civil. Será também contemplado o estudo de caso do cimento para poços de petróleo e a sua importância na exploração do combustível fóssil. Palavras-chave: Cimento, Indústria Cimenteira, Aplicações do cimento, Construção civil.

6 Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Engineer CEMENT SECTOR ANALYSIS - PRODUCTION AND USES Pedro Gutierrez Galhardo August/2014 Advisor: Jorge dos Santos Course: Civil Engineering This research covers the insides of the cement sector, from cement`s production to its uses. Topics such as natural resources, environmental impacts, energetic issues, technology, main stakeholders and cement's importance to civil engineering are covered in this present study. Moreover, a case study of cement on oil wells and the relevance of this substance for oil drilling is presented. Keywords: Cement, Cement Industry, Cement Uses, Civil Construction

7 Tabelas e Figuras Tabela 1: Componentes do clínquer. 11 Tabela 2: Composição dos Tipos de Cimento Portland 14 Tabela 3: Nomenclatura de cimento Portland 15 Tabela 4: Produção mundial de cimento 31 Tabela 5: Produção de cimento por continentes 32 Tabela 6: Vendas dos principais grupos do mundo em Tabela 7: Maiores produtores mundiais 34 Tabela 8: Custos variáveis e Fixos da produção de cimento 46 Tabela 9: Matérias primas utilizadas na produção do cimento 50 Tabela 10: Emissões de CO2 do consumo de combustíveis na produção de clínquer na indústria de cimento 58 Tabela 11: Emissões de energia elétrica período Tabela 12: Torque equivalente x consistência da pasta 87 Tabela 13: Requisitos Químicos do CPP 89 Tabela 14: Requisitos Físicos do CPP 90 Pág. Figura 1: Cimento Portland CPIV 4 Figura 2: Fluxo básico da produção do cimento 24 Figura 3: Produção de cimento no Brasil 40 Figura 4: Localização das fábricas de cimento no Brasil 41 Figura 5: Parcela de mercado 43 Figura 6: Grupos nacionais e estrangeiros 43 Figura 7: Média de preço do cimento Portland no Brasil 48 Figura 8: Distribuição mundial do potencial de emissões de CO2 pela indústria de cimento 57 Figura 9: Participação dos tipos de combustíveis na matriz energética do setor 59 Figura 10: Taxa de utilização de combustíveis fósseis, resíduos fósseis e biomassa 60 Figura 11: Participação do cimento nos índice nacional do custo da construção 63 Figura 12: Participação do cimento nos índice de preço da FGV 63 Figura 13: Consumo de cimento x economia 65 Figura 14: Plataforma de Petróleo Tubarão Azul 69 Figura 15: Camada de pré-sal 71

8 Figura 16: Tipos de perfuração de poço 72 Figura 17: Tipos de revestimento para poços de petróleo 73 Figura 18: Processo de cimentação primária 75 Figura 19: Processo de cimentação do poço de petróleo 77 Figura 20: Processo de compressão de cimento ou squeeze 78 Figura 21: Tampão de cimento 78 Figura 22: Revestimento com falha na cimentação 79 Figura 23: Estrutura da molécula de quitina e da celulose 83 Figura 24: Aplicação da quitina e quitosina 84 Figura 25: Estrutura da molécula de quitosana e da celulose 85

9 SUMARIO Pág. 1. INTRODUÇÃO A IMPORTÂNCIA DO TEMA OBJETIVOS JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA METODOLOFIA ADOTADA NO TRABALHO 3 2. CIMENTO - CONTEXTUALIZAÇÃO CONCEITUAÇÃO HISTORIA - EVOLUÇÃO COMPOSIÇÃO CLÍNQUER GESSO ESCÓRIA SIDERÚRGICA ARGILA POZOLÂNICAS CALCÁRIO TIPOS DE CIMENTO CIMENTO PORTLAND COMUM (CP-I) CIMENTO PORTLAND COMUM COM ADIÇÃO (CP I-S) CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM ESCÓRIA (CP II-E) CIMENTO PORTLAND COMPOSTA COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-Z) CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-F) CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO (CP III) CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV) CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CP V-ARI) CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS (RS) CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO (BC) CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB) APLICAÇÃO DO CIMENTO 20

10 CONCRETO ALVENARIA COM BLOCOS DE CONCRETO PRÉ-FABRICADOS EDIFICAÇÕES ARTEFATOS BARRAGENS SANEAMENTO E DRENAGEM PAVIMENTO INTERTRAVADO PRODUÇÃO DE CIMENTO EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS PREPARAÇÃO, TRANSPORTE, ARMAZENAGEM E PRÉ-HOMOGENEIZAÇÃO OBTENÇÃO DE CRU O FORNO E A COZEDURA MOAGEM DE CLÍNQUER E ARMAZENAGEM DE CIMENTO EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO A INDÚSTRIA CIMENTEIRA NO MUNDO LAFARGE HOLCIM HEIDELBERGCEMENT CEMEX LAFARGE-HOLCIM A INDÚSTRIA DE CIMENTO NO BRASIL CUSTOS E PREÇOS CUSTOS PREÇOS TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO MATÉRIA-PRIMA IMPACTO AMBIENTAL DO SETOR SOBRE OS RISCOS DA FABRICAÇÃO DO CIMENTO QUESTÃO ENERGÉTICA 58

11 3.7. CIMENTO NA CONSTRUÇÃO CIVI ESTUDO DE CASO: CIMENTO CLASSE G INTRODUÇÃO CONCEITUAÇÃO CONTEXTO PETRÓLEO NO BRASIL PRÉ-SAL CIMENTAÇÃO DE POÇOS CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA CIMENTAÇÃO SECUNDÁRIA FATORES QUE AFETAM A CIMENTAÇÃO ADIÇÕES POLIMÉRICAS QUITINA QUITOSANA FABRICAÇÃO DE CLASSE G NO BRASIL REQUISITOS DO CLASSE G REQUISITOS GERAIS CONCLUSÃO REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 93

12 1. INTRODUÇÃO 1.1. A IMPORTÂNCIA DO TEMA Desde o início dos tempos, o homem viu a necessidade de construir seus abrigos utilizando os elementos que lhe eram oferecidos na natureza. No momento em que as tribos se fixavam em um local, deixando de ser nômades, surgia a necessidade de construir estruturas com maior capacidade de carga e que fossem resistentes ao tempo e as variações climáticas. (SNIC, 2010) Foi a partir das primeiras tentativas do domínio dessas construções que se começou a necessidade de unir os elementos que a natureza lhe oferecia, principalmente a pedra, numa massa que tivesse bastante coesa, sólida e consistente. Durante a Antiguidade, os Babilônios e os Assírios utilizavam a argila em suas construções. Os Egípcios descobriram o gesso e a Cal. Os romanos e os gregos conceberam um aglomerante um pouco mais sofisticado, desenvolvendo uma mistura de areia, pedaços de telha, calcário calcinado e cinzas vulcânicas. Com algumas inovações ao decorrer dos anos, foi somente no ano de 1824 que o químico britânico Joseph Aspdin apresentou ao mundo um material construtivo que iria mudar para sempre os rumos da construção civil: o Cimento Portland. Aspdin descobriu que ao queimar pedras calcárias e argila transformando-as em um pó fino e a colocarmos em contato com água, temos uma mistura que após seca apresenta um elevado grau de dureza. Esse pó fino possui um alto poder aglomerante, e tem a capacidade de endurecer e conservar a estrutura. Além disso, na forma de concreto, pode ganhar formas e volumes de acordo com a necessidade de cada construção. Essas 1

13 características conferem ao cimento Portland ser o segundo material mais utilizado pela humanidade, sendo superado apenas pela água. (SOUSA, 1998) A construção civil está diretamente vinculada com o crescimento econômico da sociedade. Quando uma nação aumenta suas riquezas, nota-se a necessidade do homem construir para atender as demandas desse crescimento econômico e para a própria habitação. O cimento, então, entra como um dos protagonistas em tal cenário. O cimento Portland, portanto é o material mais utilizado na engenharia civil. É um elemento construtivo que move uma indústria com alto poder nas decisões globais e uma das principais commodities, servindo até mesmo como balizador econômico. (DORFMAN, 2003) 1.2.OBJETIVOS O trabalho tem como objetivo retratar a importância do Cimento Portland na Construção Civil e contempla um estudo aprofundado da sua indústria. Objetiva-se descrever os aspectos técnicos da produção do cimento comum, sua aplicação na obra, e as novas necessidades em função do desenvolvimento tecnológico. A inovação do cimento é muito importante para novas técnicas construtivas. Nesse trabalho serão apresentadas essas inovações e de que forma a indústria trabalha com essa questão. 2

14 1.3.JUSTIFICATIVA DA ESCOLHA DO TEMA O presente trabalho se justifica na importância do tema para a engenharia civil. Como mencionado, o Cimento Portland mudou os rumos da engenharia, tornando-se o principal material de construção utilizado. O tema inclui um estudo aprofundado da indústria cimenteira. A engenharia civil precisa de respostas imediatas das indústrias cimenteiras. Assim sendo, há a necessidade de ter uma indústria sólida e muito bem estruturada e atualizada com as modernas tecnologias produtivas para oferecer tipos de cimento que atendam essas necessidades. Para atender as demandas da economia brasileira, há expectativas de crescimento do mercado da construção civil e em consequência disso há também as perspectivas de crescimento da indústria de cimento, uma vez que os dois setores estão amplamente conectados METODOLOFIA ADOTADA NO TRABALHO Para o desenvolvimento do trabalho foram realizados pesquisas em livros, revistas específicas do setor, apostilas, manuais técnicos, artigos publicados por professores e pesquisadores de diversas universidades e monografias que abordam o tema, com a utilização da internet. Foram utilizadas também informações extraídas da aprendizagem absorvida na vivência de estágios realizados nos segmentos de pesquisas de energias renováveis e de impacto ao meio ambiente, na produção do cimento em indústria cimenteira e posteriormente na aplicação do cimento em obras. 3

15 2. CIMENTO- CONTEXTUALIZAÇÃO 2.1. CONCEITUAÇÃO De acordo com o portal da engenharia civil ecivil, o cimento é um dos materiais de construção mais utilizados na construção civil, por conta da sua larga utilização em diversas fases da construção. O cimento pertence a classe dos materiais classificados como aglomerantes hidráulicos, esse tipo de material em contato com a água entra em processo físico-químico, tornando-se um elemento sólido com grande resistência a compressão e resistente a água e a sulfatos. Sua utilização marcou um marco na construção civil e sua história será descrita no tópico a seguir. Segundo a NBR 5732, o Cimento Portland Comum é um aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland ao qual se adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a essa mistura materiais pozolânicos, escória granuladas de alto forno e/ou materiais carbonáticos, nos teores especificados. Com diferentes adições durante a produção, se transforma em um dos cinco tipos básicos existentes no mercado brasileiro: cimento Portland comum, cimento Portland composto, cimento Portland de alto forno, cimento Portland pozolânico e cimento Portland de alta resistência inicial. A Figura 1 mostra a aparência do cimento Figura 1 Cimento Portland CPIV Fonte: Site acessado no dia 21/04/2014 4

16 2.2. HISTÓRIA- EVOLUÇÃO Hoje em dia, a engenharia vem empreendendo conquistas cada vez mais surpreendentes. Através do emprego de vários recursos e o apuramento das técnicas, as possibilidades de se trabalhar com formas e dimensões promovem construções arquitetônicas cada vez mais ousadas. Contudo, para que isso fosse possível, foi primordialmente necessário que o homem inventasse algo que pudesse romper as barreiras impostas pelas rudimentares construções de barro e pedra. Foi justamente pela necessidade de construções mais arrojadas que o cimento acabou se transformando em um dos mais importantes recursos da história da engenharia. (SOUSA, 1998) Supõe-se que o homem primitivo, da idade da pedra, já conhecia uma forma de material com propriedades aglomerantes. Ao acenderem fogueiras junto ás pedras de calcário e gesso, parte das pedras descarbonava com a ação do fogo, formando um pó que, hidratado pelo sereno da noite, convertia-se novamente em pedra. (PANZERA, 2010) Uma das mais antigas evidências de uso do cimento aparece nas pirâmides do Antigo Egito. Naquela época, preocupados em erguer as suntuosas pirâmides, os egípcios desenvolveram um tipo de cimento fabricado através de uma mistura de gesso calcinado. Entre os gregos, notamos o emprego de terras vulcânicas que também endureciam quando misturadas à água. De acordo com diversos estudos, para construírem o Panteão de Agripa e o Coliseu, os romanos conceberam um tipo de cimento um pouco mais sofisticado. Possivelmente, os construtores urbanos de Roma desenvolveram uma mistura de areia, pedaços de telha, calcário calcinado e cinzas vulcânicas. De fato, as informações disponíveis sobre essa resistente argamassa criada pelos romanos são mínimas. A fórmula do cimento romano era um segredo tão importante que acabou sumindo com a própria desarticulação do império. 5

17 Somente no século XVIII, no ano de 1758, esse importante material voltou a ganhar novas características. Naquela data, o engenheiro britânico John Smeaton foi incumbido da tarefa de desenvolver um cimento que pudesse resistir à ação erosiva da água do mar. Empregando o uso de uma cinza vulcânica oriunda da Itália, conhecida como pozolana, Smeaton fabricou um cimento de excelente qualidade que veio a ser utilizado na construção do Farol de Eddystone, que durou mais de um século. No ano de 1796, outro britânico chamado James Parker desenvolveu um novo tipo de cimento obtido pela calcinação de nódulos de calcário impuro contendo argila. Após vários testes realizados por outras autoridades no assunto, o cimento de Parker, também conhecido como cimento romano, foi liberado para construções. Logo que soube da notícia, James Parker vendeu a patente de sua invenção para membros dos Wyatt, uma tradicional família de engenheiros e arquitetos da Inglaterra. Em 1824, Joseph Aspdin foi responsável pela elaboração do chamado Cimento Portland, que revolucionou para sempre a história da engenharia civil. Aspdin era o mais velho dos seis filhos de um pedreiro que cresceu em Yorkshire na Inglaterra. Com suas experiências envolvendo processos de mistura, queima e moagem de argila e pó de pedra calcária retirado das ruas, Aspdin conseguiu um material pulverulento, no qual ele misturava uma certa quantidade de água, produzindo uma argamassa. Depois, deixava-a secar, conseguindo um material de dureza parecida com as pedras utilizadas nas edificações. Ele patenteou este pó em 1824, com o nome de cimento Portland, devido às semelhanças de seu produto final com rochas da ilha britânica de Portland, as quais apresentavam características próprias como cor, durabilidade e resistência. 2 3 O cimento Portland, criado por Joseph Aspdin, está na lista das 50 maiores invenções britânicas. (DORFAN, 2003). Entretanto, foi Isaac Charles Johnson, em 1845, quem conseguiu aperfeiçoar o Cimento Portland. Após várias observações, Johnson elevou a temperatura da queima para 1400ºC e moeu o clínquer, produto originário dessa queima, para obter um pó mais fino e com uma qualidade superior. 6

18 Ainda em 1855, na França, Joseph Louis Lambot apresentou inédita e oficialmente, na Exposição Universal de Paris, o cimento armado. O mais curioso é que o artefato em cimento era um barco. O cimento armado foi denominado assim até a década de 20, quando passou a ser chamado de concreto armado. (SNIC, 2010) O desenvolvimento do Brasil no fim do século XIX já exigia a implantação de uma indústria nacional de cimento. A remodelação da cidade do Rio de Janeiro e, posteriormente, a Primeira Guerra Mundial abriram um grande mercado adicional para o produto. Nesta época, o país importava 40 mil toneladas de cimento da Europa. As tarifas de importação da época, 30%, também foram um forte estímulo para que os empreendedores brasileiros pudessem concretizar seus sonhos de instalar esta indústria no Brasil. Em 1888, o Eng. Louis Felipe Alves da Nóbrega e o Comendador Antônio Prost Rodovalho começaram os trabalhos de prospecção no Nordeste e em São Paulo, respectivamente. O Eng. Louis Nóbrega visou a utilização dos calcários expostos nos arredores da capital do Estado do Paraíba. Já o Comendador Rodovalho, idealizou o aproveitamento das reservas calcárias de grandes pedreiras situadas nas vizinhanças de. Sorocaba. (SNIC, 2012) O primeiro a produzir cimento no Brasil, portanto, foi o engenheiro Louis Nóbrega, por um curto período de 3 meses, no ano de A Usina Rodovalho funcionou até 1904, produzindo o cimento Santo Antonio. Retornou à atividade em 1907, lançando no mercado os produtos com as marcas Lage, Torquês e Meia Lua, tendo sido definitivamente extinta em (SNIC, 2010) Uma terceira iniciativa pioneira de implantação de fabrica de cimento no Brasil ocorreu no Espírito Santo, em 1912, através de um fracassado programa estatal de industrialização pelo Governo do Estado. A fábrica - Cimento Monte Líbano -, em sua fase primitiva, nunca chegou a funcionar regularmente tendo sido paralisada em 1924, quando foi arrendada e remodelada, operando com grandes paralisações temporárias até 7

19 encerrar definitivamente suas atividades em O ano de 1926 se constituiu num verdadeiro marco para a indústria do cimento no Brasil. Naquele momento, graças à visão empreendedora e ao pioneirismo de empresários de diversas partes do País, o setor conseguiu enfrentar a concorrência do produto importado e mostrar à população brasileira que fabricava produtos de qualidade e dignos de confiança. Esta divisão histórica fica clara quando analisamos os números da época. Até 1926, o Brasil importava de países como Estados Unidos, Inglaterra, França, Alemanha, Dinamarca, Bélgica e Argentina cerca de 97% do cimento que consumia. O produto chegava ao mercado brasileiro onerado por despesas de frete, acondicionamento e direitos alfandegários. Naquela época, a importação chegava à marca de 400 mil toneladas anuais, enquanto que a produção local não passava de 13 mil toneladas por ano. (SANTOS, 2011) A indústria nacional, que já existia desde o final do século 19, encontrava grandes dificuldades para competir com o produto importado. A primeira delas era o seu alto custo de produção. Além disso, havia uma campanha de desmoralização do produto brasileiro, orquestrada pelos importadores de cimento. (RIBEIRO, 2002) Pouco antes de 1926, já começara a ficar claro que um país do tamanho e da importância do Brasil não poderia continuar a depender de importações de um produto como o cimento, principalmente se fossem consideradas suas abundantes reservas minerais. Em conjunto com uma série de fatores econômicos e políticos, o amadurecimento dessa ideia estimulou o ressurgimento da indústria do cimento no Brasil, agora numa retomada definitiva e com todas as condições de competir com o produto importado. Começava, então, uma nova era para o setor. Um símbolo dessa fase é a inauguração, em 1926, da Companhia Brasileira de Cimento Portland, em Perus, a 23 quilômetros da cidade de São Paulo. A instalação da nova fábrica representou o início do processo de crescimento da produção brasileira de cimento, que saltou 8

20 imediatamente de toneladas em 1926 para em 1927, em 1928 e em O cimento Perus havia conquistado o mercado e superado todas as desconfianças dos consumidores. A partir daí, a indústria brasileira do cimento iniciou um consistente processo de consolidação e crescimento. Depois de sete anos de hegemonia da Companhia Perus, a Companhia Nacional de Cimento Portland, subsidiária da (SANTOS, 2011) norte americana Lone Star, entrou no mercado cimenteiro. Adquiriu uma jazida calcária recém descoberta em Itaboraí, no Estado do Rio de Janeiro, e em seguida inaugurou sua fábrica no município de São Gonçalo, lançando o hoje tradicional cimento Mauá. O resultado é que, já em 1933, a produção nacional começava a ultrapassar as importações. O cimento teve diversas evoluções no decorrer com o tempo de acordo com a necessidade requerida. Algumas matérias-primas são adicionadas ao Portland Comum. Nos tópicos posteriores algumas diferenciações de cimento serão explicadas COMPOSIÇÃO O cimento Portland é basicamente o produto da calcinação de uma mistura de calcário, composto predominantemente por CaCO3, e materiais argilosos, à base de SiO2, Al2O3e Fe2O3, onde também estão presentes outros constituintes secundários, como: óxido de magnésio, fosfatos, álcalis, etc. A mistura proporcionada dos constituintes principais (aproximadamente 3:1), além de eventualmente outros (areia, cinza de pirita, etc.), é calcinada em forno rotativo a uma temperatura em torno de 1500 C. Obtém-se então novos compostos químicos que aglomeram-se em grânulos denominados clínqueryy (NEVILLE, 2002). A NBR 5732 descreve os principais compostos do cimento, que serão mencionados do item até 2.3.5: 9

21 CLÍNQUER O clínquer é o principal item na composição de cimentos Portland, sendo a fonte de Silicato tricálcico(cao)3sio2 e Silicato dicálcico (CaO)2SiO2. Estes compostos trazem acentuada característica de ligante hidráulico e estão diretamente relacionados com a resistência mecânica do material após a hidratação. (SOUSA, 1998) A produção do clínquer é o núcleo do processo de fabricação de cimento, sendo a etapa mais complexa e crítica em termos de qualidade e custo A matéria prima básica para a confecção do clínquer é constituída por 80 a 90% de calcário, 5 a 20% de argila e pequenas quantidades de minério de ferro. A composição do clínquer varia em função do fabricante, do tipo de cimento a ser produzido e das jazidas disponíveis para extração da matéria prima. Na tabela 1 são descritos os principais componentes do clínquer e as variações de suas proporções. 10

22 Tabela 1: Componentes do clínquer. Fonte: SCIENCE DIRECT, 2000 O processo de produção do clínquer contempla a britagem do calcário, em seguida a moagem e a mistura com a argila moída. Esta mistura passa por um forno giratório com temperatura em torno de 1450 e sai já como clínquer na forma de pelotas incandentes, ocasião em que é resfriada bruscamente. Em seguida há o processo de moagem que transforma as pelotas em pó fino GESSO O gesso (ou gipsita) (CaSO4 2 H2O) é adicionado em quantidades geralmente inferiores a 3% da massa de clínquer, tem função de estender o tempo de pega do cimento (tempo para início do endurecimento). Sem esta adição, o tempo de pega do cimento seria de poucos minutos, inviabilizando o uso. Devido a isso, o gesso é uma adição obrigatória, presente desde os primeiros tipos de cimento Portland. (PANZERZA, 2010) ESCÓRIA SIDERÚRGICA A escória, de aparência semelhante a areia grossa, é um subproduto de altos-fornos, reatores que produzem o ferro gusa a partir de uma carga composta por minério de ferro, fonte de Fe, e carvão vegetal ou coque, fonte de carbono. Entre diversas impurezas como outros metais, se concentram na escória silicatos, que apesar de rejeitados no processo de metalização, proporcionam-na características de ligante hidráulico. (MODRO, 2009) Sendo um subproduto, este material tem menor custo em relação ao clínquer e é utilizado também por elevar a durabilidade do cimento, principalmente em ambientes com presença de sulfatos. Porém, a partir de certo grau de substituição de clínquer a resistência mecânica passa a diminuir. 11

23 ARGILA POZOLÂNICAS As pozolanas ativadas reagem espontaneamente com CaO em fase aquosa, por conterem elevado teor de sílica ativa SiO2. Esta característica levou ao uso de pozolanas como ligante hidráulico complementar ao clínquer, com a característica de tornar os concretos mais impermeáveis o que é útil na construção de barragens, por exemplo. (PANZERZA, 2010) As pozolanas são originalmente argilas contendo cinzas vulcânicas, encontradas na região de Pozzuoli, Itália. Atualmente, materiais com origens diferentes mas com composições semelhantes também são considerados pozolânicos, tais como as pozolanas ativadas artificialmente e alguns subprodutos industriais como cinzas volantes provenientes da queima de carvão mineral. O processo de ativação de argilas é amplamente praticado pela própria indústria de cimentos, é geralmente realizado em fornos rotativos semelhantes àqueles utilizados na fabricação de clínquer ou mesmo em antigos fornos de clínquer adaptados, trabalhando a temperaturas mais baixas (até 900 C) e menor tempo de residência. Assim como a escória siderúrgica, as pozolanas frequentemente têm menor custo comparadas ao clínquer e só podem substituí-lo até um determinado grau CALCÁRIO O calcário é composto basicamente de carbonato de cálcio (CaCO3), encontrado abundantemente na natureza. É empregado como elemento de preenchimento, capaz de penetrar nos interstícios das demais partículas e agir como lubrificante, tornando o produto mais plástico e não prejudicando a atuação dos demais elementos. O calcário é também um material de diluição do cimento, utilizado para reduzir o teor de outros componentes de maior custo, desde que não ultrapassando os limites de composição ou reduzindo a resistência mecânica a níveis inferiores ao que estabelece a norma ou 12

24 especificação. O calcário também alimenta o blane do cimento, tornadono cimento com mais volume. (COIMBRA,2006) 2.4. TIPOS DE CIMENTO O mercado nacional dispõe de 8 opções, que atendem com igual desempenho aos mais variados tipos de obras. O cimento Portland comum (CP I) é referência, por suas características e propriedades, aos 11 tipos básicos de cimento Portland disponíveis no mercado brasileiro. Nas tabelas 2 e 3 estão descritos os tipos de cimento produzidos e comercializados no Brasil, bem como suas composições e classes. A seguir serão apresentadas duas tabelas retiradas da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP). A tabela 2 remete a composição dos tipos de alguns cimentos, e a tabela 3, suas nomenclaturas. Em seguida será feita a descrição dos 11 tipos de cimento de acordo com a Norma Brasileira. 13

25 Tabela 2: Composição dos Tipos de Cimento Portland Fonte: ABNP,

26 Tabela 3: Nomenclatura de cimento Portland Fonte: ABNP,

27 CIMENTO PORTLAND COMUM (CP-I) O CP-I é o tipo mais básico de cimento Portland, indicado para o uso em construções que não requeiram condições especiais e não apresentem ambientes desfavoráveis como exposição às águas subterrâneas, esgotos, água do mar ou qualquer outro meio com presença de sulfatos. A única adição presente no CP-I é o gesso (cerca de 3%, que também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, evitando a reação imediata da hidratação do cimento. (NBR 5732,1991) CIMENTO PORTLAND COMUM COM ADIÇÃO (CP I-S) O CP I-S, tem a mesma composição do CP I (clínquer+gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5% em massa). Este tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. (NBR 5732,1991) CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM ESCÓRIA (CP II-E) Os cimentos CP II são ditos compostos pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer+gesso), a adição de outro material. O CP II-E, contém adição de escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 94% a 56% de clínquer+gesso e 6% a 34% de escória, podendo ou não ter adição de material carbonático no limite máximo de 10% em massa. O CP II- E, é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. (NBR 11578,1991) 16

28 2.4.4 CIMENTO PORTLAND COMPOSTA COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-Z) O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6% a 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade, sendo ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z, também pode conter adição de material carbonático (fíler) no limite máximo de 10% em massa. (NBR 5736,1991) CIMENTO PORTLAND COMPOSTO COM POZOLANA (CP II-F) O CP II-E é composto de 90% a 94% de clínquer+gesso com adição de 6% a 10% de material carbonático (fíler) em massa. Este tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento, porém não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. (NBR 5736,1991) CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO (CP III) O cimento Portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc.) como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. (NBR 5735,1991) 17

29 CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV) O cimento Portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum à longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. (NBR 5736,1991) CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL (CP V- ARI) O CP V-ARI assim como o CP-I não contém adições (porém pode conter até 5% em massa de material carbonático). O que o diferencia deste último é processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a este tipo de cimento uma alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado o seu uso, em obras onde seja necessário a desforma rápida de peças de concreto armado. (NBR 5733,1991) CIMENTO PORTLAND RESISTENTE A SULFATOS (RS) Qualquer um dos tipos de cimento Portland anteriormente citados podem ser classificados como resistentes a sulfatos, desde se enquadrem dentro de uma das características abaixo: Teor de aluminato tricálcico (C3A) do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% em massa, respectivamente; 18

30 Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, em massa; Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico, em massa; Cimentos que tiverem antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obras que comprovem resistência aos sulfatos. É recomendado para meios agressivos sulfatados, como redes de esgotos de águas servidas ou industriais, água do mar e em alguns tipos de solos. (NBR 5737, 1991) CIMENTO PORTLAND DE BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO (BC) O Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação (BC) é designado por siglas e classes de seu tipo, acrescidas de BC. Por exemplo: CP III-32 (BC) é o Cimento Portland de Alto-Forno com baixo calor de hidratação, determinado pela sua composição. Este tipo de cimento tem a propriedade de retardar o desprendimento de calor em peças de grande massa de concreto, evitando o aparecimento de fissuras de origem térmica, devido ao calor desenvolvido durante a hidratação do cimento. (NBR 13116,1994) CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB) O Cimento Portland Branco se diferencia por coloração, e está classificado em dois subtipos: estrutural e não estrutural. O estrutural é aplicado em concretos brancos para fins arquitetônicos, com classes de resistência 25, 32 e 40, similares às dos demais tipos de cimento. Já o não estrutural não tem indicações de classe e é aplicado, por exemplo, em rejuntamento de azulejos e em aplicações não estruturais. Pode ser utilizado nas mesmas aplicações do cimento cinza. A cor branca é obtida a partir de matérias-primas com baixos teores de óxido de ferro e manganês, em condições especiais durante a 19

31 fabricação, tais como resfriamento e moagem do produto e, principalmente, utilizando o caulim no lugar da argila. O índice de brancura deve ser maior que 78%. Adequado aos projetos arquitetônicos mais ousados, o cimento branco oferece a possibilidade de escolha de cores, uma vez que pode ser associado a pigmentos coloridos. (NBR 13116, 1993) 2.5 APLICAÇÃO DO CIMENTO O cimento Portland é uma das substâncias mais consumidas pelo homem e isso se deve a características que lhe são peculiares, como trabalhabilidade e moldabilidade (estado fresco), e alta durabilidade e resistência a cargas e ao fogo (estado duro). Muito utilizado em obras civis, o cimento pode ser empregado tanto em peças de mobiliário urbano como em grandes barragens, em estradas ou edificações, em pontes, tubos de concreto ou telhados. (COIMBRA, 2006). Serão listadas a seguir as aplicações mais importantes: CONCRETO O concreto (português brasileiro) ou betão (português europeu) é o material mais utilizado na construção civil, composto por uma mistura de cimento, areia, pedra e água, além de outros materiais eventuais, os aditivos e as adições. Quando armado com ferragens passivas, (é quando o concreto comum é adicionado de vigas de aço) recebe o nome de concreto armado, e quando for armado com ferragens ativas recebe o nome de concreto protendido. (DORFMAN, 2003) Estão disponíveis no mercado vários tipos de concreto, como o concreto autoadensável, concreto leve, concreto posreativo, concreto translucido, concreto colorido, concreto com fibras, que são utilizados de acordo com necessidades especificas de cada projeto. 20

32 ALVENARIA COM BLOCOS DE CONCRETO Processo construtivo dos mais tradicionais, pode ser empregado para simples vedação ou com função estrutural em casas e edifícios de múltiplos pavimentos. Para a construção das alvenarias, tanto de vedação quanto estruturais são utilizadas argamassas confeccionadas com cimento e agregado miúdo. As argamassas podem ser preparadas na obra ou já virem prontas bastando acrescentar água para sua confecção. Segundo a NBR , argamassa é a mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos ou adições, com propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em instalação própria (argamassa industrializada). Elas são empregadas com as seguintes finalidades: assentar tijolos e blocos, azulejos, ladrilhos, cerâmica e tacos de madeira; Impermeabilizar superfícies; regularizar (tapar buracos, eliminar ondulações, nivelar e aprumar) paredes, pisos e tetos; dar acabamento às superfícies (liso, áspero, rugoso, texturizado, etc.). As argamassas mais comuns são constituídas por cimento, areia e água. Em alguns casos, costuma-se adicionar outro material como cal, saibro, barro, caulim, e outros para a obtenção de propriedades especiais PRÉ-FABRICADOS Uma estrutura feita em concreto pré-moldado é aquela em que os elementos estruturais, como pilares, vigas, lajes e outros, são moldados e adquirem certo grau de resistência, antes do seu posicionamento definitivo na estrutura. Por este motivo, este conjunto de peças é também conhecido pelo nome de estrutura pré-fabricada. (SOUZA,1998). Sua produção pode ser realizada tanto no canteiro de ou fora dele. De acordo com NBR 9062, que trata de Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado, o elemento pré-moldado é executado fora do local de utilização definitiva da estrutura, com controle de qualidade. 21

33 A análise dos elementos componentes da estrutura pré-moldada deve partir da definição do comportamento efetivo das ligações, sob o ponto de vista dos graus de liberdade existentes. (NBR 9062, 1986). O cimento, a água, e os agregados são dosados de acordo com o projeto em estudo. A decisão de produzi-las na própria obra depende sempre de características específicas de cada projeto EDIFICAÇÕES Compostas de vigas, pilares e lajes, as estruturas de concreto moldadas na própria obra constituem o sistema construtivo mais empregado em prédios residenciais e comerciais. (SOUSA,1998) ARTEFATOS Telhas, lajes, postes, mourões, dormentes e uma infinidade de itens constituem o que chamamos de artefatos de cimento BARRAGENS O uso de concreto na construção de barragens iniciou-se ainda no final do século XIX, motivado pela garantia de maior durabilidade oferecida pelo material. O sistema é empregado tanto nas estruturas do circuito de geração (tomada d água e cada de força) quanto nos vertedouros. O desenvolvimento da tecnologia do concreto na construção de barragens resultou numa tecnologia chamada Concreto Compactado com Rolo (CCR), que já possui inúmeros exemplos de obras no Brasil e no exterior. (ROCHA,2003) 22

34 O concreto compactado com rolo (CCR) é a solução à base de cimento que melhor se aplica a esse tipo de obra, seja para abastecimento, energia ou outro uso do reservatório SANEAMENTO E DRENAGEM Normalizados pela ABNT, os tubos de concreto para águas pluviais, esgoto sanitário e efluentes industriais existem há mais de 100 anos e ainda são a melhor solução nessa área. São regidos pela NBR Esta Norma fixa os requisitos exigíveis para fabricação e aceitação de tubos de concreto e respectivos acessórios, segundo as suas classes e dimensões, destinados a condução de águas pluviais, esgoto sanitário e efluentes industriais. Podem ser produzidos tubos de classes de resistências superiores às especificadas nesta Norma. (NBR 8890, 2007) PAVIMENTO INTERTRAVADO Os blocos intertravados se tornaram referência paisagística em muitas cidades brasileiras. O sistema aplica-se também em portos, aeroclubes e áreas de cargas. Os pavimentos intertravados são compostos por peças pré-moldadas de concreto e constituem uma brilhante e eficaz solução para uso em ruas, calçadas, calçadões e praças, sendo largamente difundida no Brasil tanto na construção como na reconstrução e reabilitação desse tipo de instalação urbana. Terminais de carga em portos, aeroclubes e estradas vicinais também constituem locais recomendados a essa tecnologia. (COIMBRA, 2006) 23

35 2.6. PRODUÇÃO DE CIMENTO Embora seja um dos mais antigos materiais de construção, o processo de produção do cimento é uma combinação de fórmulas tradicionais e alta tecnologia em equipamentos. Desde a extração de calcário até a entrega do produto final, as fábricas de cimento contam com etapas específicas no processo produtivo do cimento. Figura 2: Fluxo básico da produção do cimento Fonte: ABCP, 2002 Na Figura 2 está ilustrado o fluxo básico de produção de uma fábrica de cimento com as suas diversas etapas detalhadas neste item. 24

36 EXTRAÇÃO DE MATÉRIAS-PRIMAS A matéria-prima é constituída por uma mistura, em proporções bem determinadas, de calcário, marga e argila, à qual se adicionam, por vezes, materiais de correção, tais como areia e minério de ferro. A exploração de pedreiras é feita normalmente a céu aberto, seja em bancos ou andares, seja em secções verticais a toda a altura da jazida do minério. O arranque da pedra pode ser mecânico ou com explosivos, sendo neste caso necessário abrir furos onde é introduzida a carga explosiva. (BASILIO, 1983) PREPARAÇÃO, TRANSPORTE, ARMAZENAGEM E PRÉ- HOMOGENEIZAÇÃO. O material, após extração, apresenta-se em blocos com dimensões que podem ir até cerca de 1m3; é então necessário reduzir o seu tamanho a uma granulometria adequada para posterior utilização nas fases seguintes do fabrico, operação que é feita em britadores. Numa fábrica de cimento é necessário prever uma armazenagem de grandes quantidades de matérias-primas, a fim de evitar perdas de produção e garantir trabalho em regime contínuo. Essa armazenagem pode ser combinada com uma função de préhomogeneização. (MILANEZ,2009) OBTENÇÃO DE CRU As matérias-primas selecionadas são depois dosificadas, tendo em consideração a qualidade do produto a obter (clínquer), operação que é controlada através de 25

37 computadores de processo. Definida a proporção das matérias-primas, elas são retomadas dos locais de armazenagem e transportadas para moinhos onde se produz o chamado "cru", isto é, uma mistura finamente moída, em proporções bem definidas, do conjunto das matérias-primas. Nessa moagem são normalmente utilizados moinhos tubulares, de duas câmaras, com corpos moentes (bolas metálicas de diversos diâmetros), ou moinhos verticais de mós. Em qualquer dos casos, é necessário secar as matérias-primas; para a economia do processo, aproveita-se, com frequência, o calor contido nos gases de escape dos fornos, que simultaneamente fazem o transporte do cru do moinho ao silo de armazenagem. (MILANEZ,2009) O FORNO E A COZEDURA O cru é depois cozido em fornos de tipo e dimensão que variam com a tecnologia de cada fabricante. São constituídos por um tubo "rotativo", montado segundo uma inclinação que pode ir de 2,5 a 5% e com uma velocidade de rotação entre 1,5 e 2,5 r.p.m., atingindo comprimentos de 85m. Interiormente são revestidos de material refratário que confere proteção ao" tubo" e reduz as perdas térmicas. Para que se desenvolva o processo de cozedura, ou clinquerização, é necessário atingir uma temperatura de cerca de 1450 C. Obtém-se esta temperatura pela combustão de carvão pulverizado, "pet-coke", fuelóleo, gás natural ou outros combustíveis secundários. O processo de cozedura começa a partir do momento em que o cru é extraído dos silos de armazenagem e introduzido no sistema de pré-aquecimento, onde circula em contracorrente com os gases de escape resultantes da queima do combustível. O transporte do material através do forno faz-se pelo movimento de rotação e pelo seu grau de inclinação. (BASILIO, 1983) Às reações químicas que se desenvolvem durante o processo dá-se o nome de "clinquerização" e ao produto formado chama-se "clínquer". A partir dos 1450 C, em que a formação do clínquer deve ser completa, começa o processo de arrefecimento, 26

38 primeiro com o encaminhamento da massa para a entrada dos arrefecedores e depois através destes. Os tipos de arrefecedores mais comuns são os satélites, de grelha e de tambor rotativo. Para facilitar o arrefecimento, é introduzido ar em contracorrente com o clínquer, aproveitando-se este ar aquecido para a queima de combustível. O forno é sempre complementado por um sistema de arrefecimento do produto fabricado, porquanto: - a evacuação e o transporte do clínquer incandescente são, na prática, impossíveis; - o arrefecimento rápido melhora a qualidade do clínquer; - a recuperação do calor transportado pelo clínquer melhora o rendimento térmico do processo. Os transportadores de clínquer, que têm de ser resistentes à temperatura de saída do forno (cerca de 200 C), conduzem-no para silos ou armazéns horizontais MOAGEM DE CLÍNQUER E ARMAZENAGEM DE CIMENTO O cimento resulta da moagem fina de vários componentes, sendo o componente maioritário o clínquer, juntando-se gesso e aditivos (cinzas volantes, escórias de alto forno, folhas de calcário, etc.). Nessa moagem podem utilizar-se moinhos verticais ou, mais comummente, moinhos tubulares, com uma, duas ou três câmaras, funcionando em circuito aberto ou circuito fechado. Quando em circuito fechado, utilizam-se "separadores" para rejeitar as partículas mais grossas, que retornam ao circuito de moagem. Mais recentemente, com o objetivo de conseguir poupanças energéticas, têm-se utilizado sistemas de esmagamento prévio do clínquer ("roller-press"). (MILANEZ,2009) 27

39 Os materiais são moídos em proporções bem definidas, de acordo com o plano de qualidade e de modo a satisfazer as normas e especificações em vigor. O cimento produzido é normalmente transportado por via pneumática ou mecânica e armazenado em silos ou armazéns horizontais EMBALAGEM E EXPEDIÇÃO O cimento produzido pode ainda seguir para uma máquina de ensacagem, sendo depositado em palets ou constituindo pacotões plastificados. O cimento expedido na forma de granel é transferido diretamente do silo onde está armazenado para caminhõescisterna, cisternas para transporte ferroviário ou para navios de transporte de cimento. (BASILIO, 1983) A escolha do modo de embalagem e distribuição (via rodoviária, ferroviária ou marítima) é, para cada caso, uma opção crítica, onde se joga a competitividade das empresas. 28

40 3. A INDÚSTRIA CIMENTEIRA 3.1 NO MUNDO A indústria de cimento está distribuída por quase todos os países do mundo, com atuação marcante tanto de empresas locais como de grandes grupos internacionais integrados e com desempenho global. A indústria sistematicamente implanta novas unidades modernas e integradas, com investimentos situando-se entorno de US$ 150 milhões/toneladas de cimento e dois a três anos para início de operação. (ROCHA, 2010) A produção mundial de cimento é significativa, da ordem de 1,6 bilhão de toneladas, destacando-se a crescente produção da China, de cerca de 600 milhões de toneladas, com participação de 36%. A produção brasileira está próxima de 40 milhões de toneladas, situando-se entre as 10 maiores do mundo. De acordo com o estudo realizado em diversas empresas do setor, cabe considerar que o custo de transporte é item relevante no preço final, uma vez que o cimento possui um baixo valor unitário da tonelada de cimento. Por esse motivo, a produção é dispersa em praticamente em todos os países, o que também pode ser explicado pela dispersão da matéria-prima. Entretanto, cumpre analisar aspectos como proximidade ao centro consumidor em contrapartida a ganhos de escala, que reduzem custos e permitem atingir mercados mais distantes. (SANTOS, 2011) O comércio internacional de cimento, apesar de bastante restrito, vem apresentando crescimento. Alguns produtores exportam regularmente e outros aproveitam variações ocasionais e diferenciais de preços. Essa tendência decorre principalmente da crescente atuação dos grandes grupos internacionais, que vêm desenvolvendo sistemas de transporte a longa distância com 29

41 menor custo, como a Lafarge, que possui frotas de navios, o Holcim, que mantém uma empresa de transporte marítimo, e o Cemex, que é o maior grupo exportador mundial. (SANTOS, 2011) Outra estratégia das grandes multinacionais dessa indústria tem sido a diversificação geográfica, tendo em vista que, além da escala, o mais importante é a atuação através de grupos cada vez mais fortes. Empresas independentes com produção inferior a 20 milhões de toneladas deverão ser gradativamente absorvidas por grupos de maior porte. Nas vantagens, incluem-se o alívio das crescentes barreiras protecionistas nas importações, a busca de mercados mais lucrativos e a diversificação de riscos. A atuação em distintos países restringe na empresa os impactos das crises econômicas, que geram reflexos na construção civil num determinado país, com queda localizada na demanda do cimento. Conforme dados recolhidos na SNIC no estudo realizado de 1990 a 1996, produção mundial de cimento (Tabela 4) no período 1990/96, cresceu 28,4% enquanto a brasileira cresceu 34,1%. Em 1995 e 1996, o crescimento da produção brasileira superou os índices de crescimento de produção da China, país que detém o título de maior produtor mundial de cimento. No ranking de países produtores, observamos que a China continua mantendo destacada liderança. O Brasil que em 1994 ocupava o décimo terceiro lugar, passa para o sétimo lugar no ranking dos principais países produtores mundiais de cimento em (ROCHA, 2010) 30

42 Total Mundial 1.156, , , , , , ,9 Ásia 516,4 565,1 658,8 738,9 808, ,3 Europa (sem CEI) 273,5 255,1 253,8 241,0 250,2 252,7 249,8 América 166,6 164,3 167,1 173, ,4 196,9 África 55,1 55,8 55,9 58,0 57,2 60,9 63,1 CEI 137,3 122, ,0 64,9 57,4 49,7 Oceania 7,9 6,8 7,3 7,5 8,1 806,0 Principais Produtores 1. China 209,7 243,6 308,2 360,0 405,0 445,6 490,0 2. Japão 84,5 86,4 90,8 88,7 91,6 96,4 99,6 3. Estados Unidos 71,3 66,8 70,2 73,9 78,4 75,5 80,6 4. Índia 47,3 53,6 53,7 55,8 61,5 69,6 75,6 5. Coréia do Sul 33,6 38,3 42,7 46,8 51,6 57,8 58,2 6. Turquia 25,4 27,4 30,2 32,7 31,9 34,7 37,2 7. Brasil 25,8 27,5 23,9 24,8 25,2 28,3 34,6 8. Itália 40,9 40,8 41,4 34,8 33, ,8 9. Alemanha 34,9 31,1 33,2 32,5 36,1 33,3 31,5 10. Espanha 28,7 28,0 25,0 23,9 26,7 28,5 27,8 11. México 23,8 25,1 26,9 27,6 29,8 24,2 27,7 12. Indonésia 15,8 16,5 18,6 18,9 21,9 23,3 25,1 13. França 27,0 25,8 22,6 20,5 21,1 20,7 19,5 14. CEI 137,3 122,4 100,0 50,0 37,2 15. Tailândia 18,0 18,8 22,4 26,4 31,1 35,8 16. Formosa 18,4 19,3 21,4 23,9 23,4 22,8 Tabela 4: Produção mundial de cimento Fonte: Sindicato Nacional da Indústria de Cimento (SNIC). Em 1995, o continente asiático manteve sua liderança como maior produtor e consumidor mundial de cimento, participando com mais de 60% da produção mundial de cimento (Tabela 5). 31

43 ÁSIA EUROPA CEI AMÉRICA ÁFRICA OCEANIA TOTAL Produção Consumo Diferença Tabela 5: Produção de cimento por continentes Fonte: SNIC O grupo Holderbank (atual Holcim), com sede na Suíça, ocupa o primeiro lugar entre os maiores grupos internacionais produtores de cimento. Com a produção de 62 milhões de toneladas de cimento/ano, esse grupo obteve em 1995 cerca de US$ 6,65 bilhões em vendas. A política empresarial do grupo é orientada para a constante busca de oportunidades em diversos mercados via construção de novas fábricas e/ou aquisição de fábricas existentes. A retração dos mercados europeus, somada à redução de gastos dos governos locais, nos últimos anos, estimulou a ampliação de investimentos europeus em diversos países em desenvolvimento, entre os quais o Brasil. O grupo Lafarge é o segundo maior nesse segmento industrial. Com capacidade produtiva igual a 39,86 milhões de t (1995) e vendas de US$ 5,92 bilhões, esse grupo, a exemplo de seu maior concorrente internacional, também possui política de investimentos e aquisições de ativos nos diversos mercados. Os grandes grupos internacionais não se restringem à produção exclusiva de cimento, mas investem na agregação de valor ao cimento (Tabela 6). 32

44 GRUPO ORIGEM VENDAS (bilhões U$) Holderbank Suíça 6.64 Lafarge França 5.91 Heidelberger Alemanha 3.86 Italcementi Itália 3.20 Cemex México 3.14 Blue Circle Industries Inglaterra 2.72 Ciments Français França 2.39 CBR Bélgica 1.58 Votorantim Brasil 1.53 Dyckerhoff Luxemburgo 1.34 Tabela 6: Vendas dos principais grupos do mundo em 1996 Fontes: BNDES e International Cement Review. Na tabela 7 serão apresentado os dados retirados do site global cement, com os principais grupos do mundo, com sua capacidade produtiva e o número de fábricas que possuem. 33

45 Rank Company/Group Country Capacity (Mt/yr) No. of plants 1 Lafarge France Holcim Switzerland CNBM China Anhui Conch China HeidelbergCement Germany Jidong China Cemex Mexico China Resources China Sinoma China Shanshui China Italcementi Italy Taiwan Cement Taiwan Votorantim* Brazil CRH** Ireland UltraTech India Huaxin China Buzzi Italy Eurocement Russia Tianrui China Jaypee*** India Tabela 7: Maiores produtores mundiais Fonte: The Economist, 2013 No mundo, a indústria cimenteira é a que apresenta o maior volume de produção, ocorrendo praticamente em todos os países e contando com inúmeras empresas produtoras com atuação regional. Nos últimos 20 anos surgiram alguns grupos cimenteiros com atuação multinacional, intensificando primeiramente suas atividades pela Europa e posteriormente estendendo-as para a América do Norte e mais recentemente para a Ásia e a América Latina. Esses grupos fortaleceram-se ao longo dos anos formando um poderoso império, produzindo cimento, concreto e inúmeros 34

46 outros produtos voltados para a construção civil, além de, em alguns casos, estender suas atividades para o comércio e a distribuição ao consumidor final. (ROCHA, 2010) Nota-se que nos últimos anos uma rápida ascensão da China como um grande produtor de cimento e onde não ocorre a presença de grandes grupos multinacionais, respondendo por cerca de 36% da produção mundial. (ROCHA, 2010) De acordo com a tabela acima, temos os principais produtores de cimento mundial e o número de fábricas que possui. Nos itens a é feita uma abordagem dos quatro principais grupos produtores de cimento no mundo. Deixaram de serem considerados os grupos produtores de cimento da China por se tratar de um mercado muito restrito, que embora possua uma grande produção, não está inserido no mercado global. É feita ainda uma abordagem a fusão das maiores produtoras de cimentos mundiais, a Lafarge e Holcim, transformando-se na maior empresa de material de construção do mundo LAFARGE Com sede na França e fundada em 1833, a empresa é líder mundial em materiais de construção, com presença em 62 países e 64 mil empregados. O Grupo Lafarge registrou vendas de 15,2 bilhões de euros em Com posições de destaque em suas linhas de Cimento, Concretos e Agregados, a Lafarge contribui para a construção de cidades em todo o mundo com soluções inovadoras para torná-las mais acessíveis, mais compactas, mais duráveis, mais bonitas e melhor conectadas. Com seu centro de pesquisa em materiais de construção pioneiro no mundo, a Lafarge coloca a inovação no centro das suas prioridades, trabalhando para a construção sustentável e criatividade arquitetônica. (SNIC,201) 35

47 3.1.2 HOLCIM Holcim é uma empresa multinacional de origem suíça, estando hoje entre os maiores produtoras de cimento e de concreto. A Holcim é uma empresa multinacional que emprega 86,710 (2008)1 pessoas, com unidades de produção em mais de 70 países. Presente nos mercados de todos os continentes, a Holcim está mais distribuída em termos globais do que qualquer outro grupo de materiais de construção. Os principais negócios da Holcim incluem a fabricação e distribuição de cimento, bem como a produção, processamento e distribuição de agregados como brita, cascalho, areia, concreto e asfalto. A empresa também oferece consultoria, pesquisa, comercialização, engenharia e outros serviços. (Site oficial da Holcim, 2014) HEIDELBERGCEMENT A Heidelberg Cement é líder global no mercado de agregados e uma das grandes participantes no mercado de cimento e concreto, fazendo com que seja uma das mais importantes no mercado de materiais de construção. Tem cerca de 50 mil funcionários e uma área de atuação de 40 países. (site oficial da Heidelbercement) CEMEX A CEMEX é uma empresa mexicana fundada em Monterrey no estado de Nuevo León, onde a sede permanece até hoje. Foi criada no ano de 1906, quando contava com uma produção de toneladas, o que permitia abastecer a demanda da república. 36

48 Com o passar dos anos foi adquirindo novas companhias e assim aumentando sua produção até chegar aos atuais 97 milhões de toneladas ao ano de cimento, atuando em 4 continentes e 66 fábricas espalhadas nesses 50 países. Um terço de suas operações se encontra no México e tem uma forte presença nos Estados Unidos e Espanha. Em 2005 a CEMEX compra a maior cimenteira na Inglaterra, duplicando sua operação. Em 1999 suas ações começam a ser cotadas na bolsa de Nova Iorque. (Site oficial da Cemex, 2014) LAFARGE-HOLCIM As duas maiores fabricantes de cimento do mundo, a francesa Lafarge e a suíça Holcim, chegaram a um acordo de fusão no dia 5 de abril de 2014, que vai criar a maior empresa do setor, avaliada em US$ 55 bilhões, e com vendas combinadas de mais de US$ 40 bilhões por ano. As duas empresas já haviam anunciado que estavam em fase adiantada de negociações, e que a ideia da fusão se baseava na possibilidade de obtenção de sinergias, redução de despesas e dívidas, além de capacitá-las a enfrentar custos crescentes de energia e demanda mais fraca, desde o início da crise global em A fusão, porém, ainda precisa passar pelo crivo dos órgãos reguladores, e essa não deve ser uma aprovação fácil, isso porque, segundo analistas, a nova gigante do cimento teria posição dominante na Europa e nos Estados Unidos, o que pode ser um empecilho para a livre concorrência. Tanto a Holcim quanto a Lafarge têm sobreposição em países como França, Alemanha, Espanha, República Tcheca, Romênia e Sérvia, de acordo com Elizabeth Collins, analista da Morningstar. Os analistas também têm apontado Canadá e Brasil como outros mercados onde a nova empresa teria posição dominante. 37

49 Os órgãos reguladores provavelmente vão exigir de ambas a venda de algumas fábricas e de alguns pontos de distribuição antes de aprovarem a fusão. Em 2013, a união da Lafarge com a Tarmac, empresa do Reino Unido da Anglo American, só recebeu sinal verde das autoridades de defesa da concorrência depois que ambas concordaram em vender um número significativo de ativos. A Holcim e a rival mexicana Cemex também anunciaram, em agosto do ano passado, a troca de alguns ativos e a combinação de outros na Europa. Reguladores antitruste da União Europeia estão investigando aspectos do negócio e se ele vai reduzir a concorrência e resultar em preços mais altos para os consumidores. O plano de fusão vem depois de Lafarge e Holcim assumirem dívidas crescentes na última década, devido aos esforços para se expandirem em mercados emergentes, onde a rápida urbanização tem alimentado a demanda por materiais de construção. O estouro da bolha imobiliária nos EUA e a crise que se seguiu nos países europeus, porém, acabaram por agravar esse quadro. A Lafarge tem hoje cerca de 65 mil trabalhadores em 64 países, e a Holcim, 71 mil em 70. (SNIC, 2012) 3.2 A INDÚSTRIA DE CIMENTO NO BRASIL A indústria de cimento é considerada uma atividade de capital intensivo devido ao grande investimento necessário para implantação de uma unidade. Estima-se que, atualmente, para plantas de grande porte, os investimentos se situem na faixa de US$ 150,00/tonelada/ano de clínquer/cimento, englobando equipamentos e construções, não sendo computados terrenos, jazidas de calcário e capital operacional. No total o investimento abrange valores entre US$ 180,00 a US$ 200,00/t/ano de cimento. (SANTOS, 2012) O setor de cimento é uma indústria de escala de produção elevada que varia de um a 1,5 milhões de toneladas por ano. Este tipo de indústria é organizada em um mercado com 38

50 características de oligopólio, onde um pequeno grupo de grandes empresas opera em todas as regiões do Brasil. O mercado é regionalizado e distribuído por todo o território brasileiro, apresentando preços diferenciados nas regiões mais distantes, devido ao custo de transporte. A capacidade de produção da indústria depende do fortalecimento do mercado interno, com o incremento da construção civil, obras de infraestrutura de grande porte, construções habitacionais, entre outras atividades. Há alguns anos atrás, Brasil apresentava baixo consumo de cimento como reflexo do nível de renda dos consumidores, que precisava se elevar com políticas industriais que gerassem empregos no intuito de aumentar o poder aquisitivo dos mesmos. Em meio a essa situação, foram muitos os investimentos feitos no mercado de trabalho e formalização, além de políticas governamentais que possibilitaram o crescimento da indústria no território brasileiro. Com isso, podemos perceber a importância do cimento no desenvolvimento da infraestrutura econômica e social do Brasil. A indústria de cimento conta com o continuo apoio do BNDES através da concessão de créditos específicos aos investidores mantendo assim o desenvolvimento nacional. 39

51 Figura 3: Produção de cimento no Brasil Fonte SNIC, 2013 Adicionalmente, o setor conta com o apoio da Caixa Econômica Federal no financiamento habitacional, objetivando reduzir o déficit habitacional, uma importante ferramenta para ativar a demanda por material de construção em geral. (PLONSKY, 1991) Para manter o crescimento constante da indústria, deve-se incrementar o grau de automação dos processos produtivos, aumentando os investimentos em tecnologia de controle ambiental e em pesquisa para o desenvolvimento do produto. Outro fator que deve ser levado em consideração se refere ao aumento da capacidade produtiva, onde a indústria necessita manter um patamar mínimo de eficiência. Quanto maior a capacidade produtiva dos fornos, em decorrência da existência de economias de escala, menores os custos de produção e, consequentemente, maior a eficiência e a competitividade do produtor. A figura 3, retirada do site oficial da SNIC apresenta a produção de cimento no Brasil por região. No Brasil, ainda é possível encontrar um número razoável de empresas produtoras de cimento, de diferentes tamanhos, algo bem diferente de outros países que dependem da 40

52 produção de um número reduzido de multinacionais. Sem dúvida, a maior presença de concorrentes está ligada às proporções continentais do país que possibilita a concorrência e o destaque de algumas empresas no âmbito regional. Portanto, o mercado brasileiro de cimento, em razão da concentração das fábricas em determinada área e da proximidade em relação aos centros consumidores, é subdividido em vários mercados e a concorrência se altera em cada região. Atualmente, estão em funcionamento no país cerca de 65 estabelecimentos industriais, sob controle de quatorze grupos. (PLONSKY, 1991) Figura 4: Localização das fábricas de cimento no Brasil Fonte: SNIC, 2013 A figura 4 apresenta a localização de todas as fábricas de cimento no Brasil. A configuração das fábricas permite inferir que algumas empresas podem destacar-se em regiões específicas. O grupo João Santos, de origem nacional, tem domínio no Norte e Nordeste. O grupo Votorantim, também de origem nacional, se destaca nas Regiões Sul 41

53 e Nordeste e no Estado de São Paulo. O grupo Lafarge, de origem francesa, se destaca nos Estados do Rio de Janeiro e de Minas Gerais. Os demais concorrentes, Camargo Corrêa, Holcim, Cimpor, Ciplan, Itambé, também se destacam, porém não a ponto de se tornarem os maiores controladores dos mercados regionais. Apesar da competição regional entre os concorrentes, é necessário destacar a constituição de oligopólio com apenas um grupo - Votorantim que detém mais de 40% do mercado. Esse grupo atua em todas as regiões do país. (SANTOS, 2012) A diversificação geográfica dos mercados constitui-se numa estratégia de utilizar os diversos fatores de produção existentes, envolvendo o acesso a mercados cuja cadeia de valor do produto seja integrada, acesso à capitais e juros baixos, o acesso a mercados de rápido crescimento econômico. Como mencionado anteriormente, a indústria de cimento no Brasil apresenta um total de 65 fábricas, pertencentes a 10 grupos industriais nacionais e estrangeiros, atuando no mercado com 32 empresas. Dos dez grandes grupos em operação no mercado brasileiro, oito deles concentram por volta de 86,5% do total da produção e dos despachos do produto. (SNIC,2013) Os cinco principais grupos nacionais responsáveis pela produção de cimento no Brasil são: Votorantim, João Santos, Camargo Correia, Ciplan, Itambé. Os três principais estrangeiros são: Cimpor, Holcim e Lafarge. Segundo o Sindicato Nacional da Indústria de Cimento SNIC, cerca de 95% das instalações de uma fábrica de cimento são produzidas em território nacional por filiais dos grandes grupos industriais líderes desse setor. A capacidade instalada do país é de 62 milhões de toneladas. O mercado nacional é regionalizado em todo o país, sendo distribuído por 21 estados e o Distrito Federal. 42

54 Parcela de Mercado 9% 6% Votorantim João Santos 11% 41,70% Camargo Correa Ciplan 2% Itambé 3% 8% 14% Cimpor Holcim Lafarge Figura 5: Parcela de mercado Fonte: BNDES-Setor cimenteiro, 2013 Grupos Nacionais e Estrangeiros 12% 23% 65% Grupos Nacionais Grupos Estrangeiros Outros Grupos Figura 6: Grupos nacionais e estrangeiros Fonte: BNDES-Setor cimenteiro,2013 As figuras 4 e 5, retiradas de fontes de estudos realizados pelo BNDES durante o ano de A figura 4 representa a parcela de mercado que cada empresa possui. Já na figura 5 são representadas as parcelas de mercado de grupos estrangeiros e nacionais. 43

55 O Grupo Votorantim possui 34 fábricas instaladas em território nacional, operando no mercado através da Holding Votorantim Cimentos, comercializando cinco marcas (Poty, Aratu, Itaú, Tocantins e Votoran). Cada uma dessas marcas são direcionadas a determinadas regiões, por exemplo, a Poty é direcionada mais ao Nordeste, Itaú e Tocantins comercializadas no Centro-Oeste e a Votoran direcionada aos mercados do Sul e Sudeste. (SNIC, 2013) O Grupo João Santos possui dez fábricas e com a marca Nassau atua nas regiões do Nordeste, onde tem o maior mercado, seguido da região Norte e Sudeste. O Grupo Camargo Correa possui fábricas instaladas no território nacional, operando no mercado através da Camargo Correa Cimento, que participa do mercado brasileiro com a marca Cauê, atua no Sudeste com cinco fábricas e uma fábrica em Mato Grosso do Sul. Por fim aos grupos nacionais temos o Grupo Ciplan que é uma empresa familiar de capital nacional atuando no Distrito Federal nas unidades de negocio de cimento, agregados, argamassa e concreto. O Grupo Itambé, com a menor participação no mercado, é uma das principais cimenteiras do sul do Brasil, dois terços de suas ações pertencem a famílias paranaenses enquanto que o restante pertence a Silcar, do Grupo Votorantim. O Grupo Cimpor - presente em diversos países, com sede em Portugal, ocupa a terceira posição no mercado brasileiro e é o principal grupo estrangeiro no país. A empresa Cimpor Cimentos do Brasil, uma subsidiária da Cimpor, opera em vários segmentos como mineração, comercialização e distribuição de clinquer, cimento, concreto e argamassas. A Cimpor possui 16 unidades industriais no Brasil e 40 no mundo. (SNIC,2013). O Grupo Holcim dispõe de cinco fábricas instaladas, operando no mercado através da Holcim Brasil AS, subsidiaria do Grupo Holcim de origem Suíça. Suas fábricas estão distribuídas nos estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro, Espírito Santo e São Paulo. Por fim, o Grupo Lafarge, de origem francesa, atua no mercado brasileiro nos seguintes estados: Rio de Janeiro, Minas Gerais, São Paulo e Pernambuco, praticando atividades nos setores de cimento, concreto e agregados. A Lafarge dispõe de oito unidades fabris. 44

56 3.3 CUSTOS E PREÇOS A concorrência dá-se pelo preço, sendo que neste sentido, o aspecto custo de transporte e localização é de maior relevância. (MILANEZ,2009) As indústrias que possuem maior raio de ação em relação ao mercado consumidor apresentam vantagens competitivas, considerando-se ainda o fato do cimento ser material perecível, perdendo suas propriedades em cerca de 90 dias, e que necessita ser estocado e transportado em condições restritas de umidade CUSTOS O custo de um produto é o gasto econômico que representa a fabricação desse produto ou a prestação de um serviço. (WEIL,1990) O preço de venda é calculado a partir desse custo de produção somado ao lucro que se almeja. O custo de um produto é composto pelo preço da matéria-prima, o preço da mão de obra direta utilizada na produção, o preço da mão de obra indireta representada pelos funcionários que realizam a parte administrativa da empresa e custo de amortização dos equipamentos envolvidos como terreno, localização física entre outros. O custo de produção do cimento apresenta variações dependendo principalmente da capacidade de produção da unidade industrial e do tipo de cimento fabricado. As empresas que produzem cimento com adições de escória de alto forno ou com adições de cinzas pozolânicas apresentam menores custos. (ROCHA,2010). A capacidade de produção, determinada pelos principais equipamentos, forno e moinhos, também influencia nos custos. Unidades de menor porte tendem a apresentar rendimentos inferiores em termos de consumo de combustíveis e de energia elétrica, além de apresentarem uma relação investimento/t do produto mais elevada. 45

57 Tabela 8: Custos variáveis e Fixos da produção de cimento Fonte: Lafarge, 2014 A tabela 8 com dados recolhidos de uma empresa estrangeira com grande participação no mercado brasileiro, apresenta uma estimativa de custos para uma fábrica de cimento comum com capacidade de 1,2 milhões t/ano operando a 85% da capacidade (1.0 milhão toneladas por ano). Entre os custos variáveis, o combustível (geralmente óleo) e a energia elétrica são os mais importantes, representando respectivamente cerca de 36% e 21% e atingindo, portanto 57% dos custos variáveis. Considerando-se uma rentabilidade de 15% a.a. sobre um investimento de US$ 180 milhões, uma fábrica para produzir 1,0 milhão t/ano de cimento, com custos estimados como no quadro acima, deve ter uma geração líquida de US$ 27 milhões/ano. Esta geração é obtida com um preço da ordem de US$ 68,00/t de cimento. Com preço de US$ 60,00/t a rentabilidade do investimento reduz-se para cerca de 12% a.a. (SNIC, 2013) Os custos de produção da indústria variam de acordo com a vida útil da fábrica, tipo de processo, capacidade, dentre outros. Esses custos variam de US$ 27,50/t para uma fábrica de porte grande, a US$ 50/t para fábricas antigas que utilizam o processo úmido. Os elementos do custo são supervisão e mão de obra, matéria prima adquirida, combustível, eletricidade, peças e manutenção, impostos, e outros custos. Os custos de recuperação do capital investido para uma fábrica moderna de baixo custo operacional 46

58 adicionam US$ 15/t aos custos operacionais. Quando os custos corporativos de overhead e custos de vendas são incluídos, a indústria apresenta margens muito apertadas, em relação aos preços recentes. Os custos de produção podem ser classificados como fixos ou variáveis. As fábricas modernas exigem um número significativamente menor de pessoas para operarem e manter as instalações, portanto os custos de mão de obra e administração são essencialmente fixos. Matérias primas, combustível, eletricidade, peças e manutenção, e custos diversos são essencialmente variáveis, apesar de que alguns têm uma parcela pequena de custos fixos. Impostos prediais e territoriais, seguros, e o custo de recuperação do capital investido, são custos fixos. A maioria dos fornos queima carvão, mas o coque de petróleo é substituído quando a relação de preço é favorável PREÇOS O mercado de cimento é caracterizado por diversos tipos de produto, sendo classificado de acordo com sua composição ou segundo sua resistência à compressão. Os tipos disponíveis no mercado são: cimento Portland comum (CP-I), cimento Portland comum com adição (CP I S), cimento Portland composto com escória (CP II-E), cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z), de alto forno (CP III), pozolánico (CP IV), de alta resistência inicial (CP V-ARI), resistente a sulfatos (RS). (MODRO, 2009) Nos últimos seis anos os preços médios aumentaram 16,6%, sendo que em 2008 o preço manteve-se estável em relação ao ano anterior. A distância da fábrica até o consumidor faz com que os custos de transporte influenciem na composição final do preço do cimento. O preço nas regiões importadoras de cimento é, portanto, mais elevado, situando-se acima do praticado nas regiões que dispõem de oferta adequada à sua demanda. (REVISTA VALOR ECONÔMICO, 2014) 47

59 Com a crise mundial em 2008 e reflexo na economia brasileira em 2009, o governo brasileiro tomou algumas medidas para incentivar o consumo de alguns setores, inclusive o da construção civil. Segundo dado da FGV, alguns materiais de construção foram beneficiados com redução do IPI, destacando o cimento como principal produto deste setor, que teve a alíquota reduzida de 4% para zero, influindo na redução do custo médio em 4,5%. (REVISTA VALOR ECONÔMICO, 2014) Na tabela 9 está representada a evolução dos preços do cimento Portland no decorrer dos anos a partir do ano Os dados foram retirados da SNIC. Figura 7: Média de preço do cimento Portland no Brasil Fonte: SNIC,

60 3.4. TECNOLOGIA DE PRODUÇÃO O tempo necessário para a implantação de um projeto de uma fábrica de cimento é de três a cinco anos. As despesas com combustíveis e energia elétrica representam mais da metade na formação do custo direto de produção em uma fabrica de cimento. Atualmente, a escala mínima nas unidades industriais é de um milhão de toneladas por ano de capacidade instalada, com investimento que varia de 200 a 300 milhões de dólares. A tecnologia para a produção de cimento, que é amplamente difundida no mundo, apresenta uma evolução bastante lenta, não se verificando alterações relevantes no processo nas últimas duas décadas. A indústria de equipamentos tem sido a geradora de progressos técnicos, visto que a tecnologia está incorporada aos equipamentos produzidos por grandes empresas de engenharia e bens de capital. Os fornecedores de máquinas e equipamentos operam em nível mundial, não mantendo contrato de exclusividade com as cimenteiras. Nos últimos anos, os principais avanços tecnológicos do processo produtivo tem-se concentrado nas áreas de automação industrial e controle de processo, visando a redução do consumo de energia elétrica e de combustíveis, além de melhorias ambientais. Os avanços tecnológicos na produção de cimento contribuíram também para o desenvolvimento do conceito de alto desempenho, propiciando maior beleza na construção e melhor aproveitamento do espaço. (SOUSA, 1998) 3.5 MATÉRIA-PRIMA O principal insumo utilizado na indústria do cimento é o calcário, abundante em todo o território nacional. A proporção de produção é de uma tonelada de cimento para 1,4 toneladas de calcário. Outros insumos importantes são a argila e o calcário. No Brasil as 49

61 reservas de calcário (rochas calcárias) estão localizadas em 23 Estados e no Distrito Federal. O principal combustível utilizado na indústria do cimento é o coque, importado do petróleo, utilizado para funcionamento da maioria dos fornos de cimento. O consumo médio de energia térmica e elétrica na indústria do cimento brasileira encontra-se, respectivamente, em aproximadamente 825 Kcal por kg de clínquer e 93 kwh por tonelada de cimento. (TAYLOR, 1964). Na tabela 9, são listadas as principais matérias primas utilizadas na produção do cimento: MATÉRIAS-PRIMAS Óxidos Designação Representação % Ponderal Principais CaO Óxido de cálcio C 60 a 68% SiO2 Dióxido de silício S 17 a 25% AI2O3 Óxido de alumínio A 2 a 9% Secundários Fe3O3 Óxido de ferro (III) F 0,5 a 6% MgO Óxido de magnésio M 0,1 a 4% SO3 Trióxido de enxofre S 0,1 a 4% Na2O N 1 a 3% Álcalis K2O K 0,5 a 1,5% Tabela 9: Matérias primas utilizadas na produção. Fonte: NEVILLE, 1997 Vale ressaltar que para cada tipo de cimento, são adicionados determinados tipos de aditivos e/ou subprodutos. Para tanto, dependendo de qual tipo de cimento se deseja produzir, outras matérias primas serão necessárias e/ou utilizadas em maior quantidade. São os seguintes tipos de cimento existentes. 50

62 3.6 IMPACTO AMBIENTAL DO SETOR A indústria de cimento apresenta elevado potencial poluidor. Em todas as etapas do processo moagem e homogeneização das matérias-primas; clinquerização no forno rotativo e resfriamento do clínquer; moagem do clínquer, adições e produção de cimento; ensacamento e expedição do produto; e pontos de transferência de materiais há fontes do poluição. Os níveis e as características das emissões dos poluentes dependem das características tecnológicas e operacionais do processo industrial, em especial, dos fornos rotativos de clínquer, da composição química e mineralógica das matérias-primas, e da composição química dos combustíveis empregados; da marcha operacional dos fornos de clínquer; e da eficiência dos sistemas de controle de emissão de poluentes instalados. Os poluentes primários emitidos no processo de fabricação de cimento são: material particulado, dióxido de carbono, óxidos e enxofre e óxidos de nitrogênio. Segundo o órgão ambiental norte-americano, as plantas de fabricação de cimento estão entre as maiores fontes de emissão de poluentes atmosféricos perigosos, dos quais se destacam as dioxinas e furanos; os metais tóxicos como mercúrio, chumbo, cádmio, arsênio, antimônio e cromo; os produtos de combustão incompleta e os ácidos halogenados (SACHS, 1995). Os metais pesados contidos nas matérias-primas e combustíveis, mesmo em concentrações muito pequenas, devido a sua volatilidade e ao comportamento físicoquímico de seus compostos, podem ser emitidos na forma de particulado ou de vapor através das chaminés das fábricas (ASTM, 2008). Para o controle da poluição gerada nas plantas de fabricação de cimento foram estabelecidos padrões de emissão para material particulado, metais pesados, cloretos, monóxido de carbono, dioxinas e furanos. De forma geral, o material particulado proveniente dos fornos, moinhos e resfriador de clínquer é direcionado para chaminés e retido em coletores com ciclone, filtros de manga e precipitadores eletrostáticos. As medidas de controle para a redução da emissão de poeiras fugitivas nas áreas de mineração e na área industrial são o abatimento dos particulados por aspersão de água e o enclausuramento das áreas de 51

63 estocagem e beneficiamento de materiais, com a instalação de sistemas exaustores e de filtros coletores de pós, além da pavimentação e da varrição das vias de circulação de veículos. Na maioria das plantas de clinquerização, entretanto, não são instalados equipamentos para o controle da emissão de gases de combustão, vapores de sais metálicos ou outras substâncias perigosas originadas no processo de clinquerização SOBRE OS RISCOS DA FABRICAÇÃO DO CIMENTO Consideram-se como principais critérios para avaliação do risco associado a um processo produtivo, os tipos e os volumes das substâncias e materiais manipulados, produzidos e em uso; as rotas de exposição a esses materiais e a população e os ecossistemas expostos (MILANEZ, 2009). Nesse contexto, ao sistema constituído pelo sítio de fabricação de cimento e pelo território onde ele está inserido e, no qual, a maioria das vezes, divide o uso e a ocupação do solo com núcleos populacionais muito próximos, estão associados riscos. Devido às características do processo tecnológico e às propriedades físico-químicas e toxicológicas das matérias-primas e insumos empregados na fabricação do cimento, do clínquer e do próprio cimento, as plantas cimenteiras apresentam riscos para a saúde dos trabalhadores, para a saúde pública e para o meio ambiente, associados, principalmente, à exposição ao material pulverulento que permeia toda a cadeia de produção e às emissões de substâncias poluentes, que ocorrem de forma continuada, e mesmo em concentrações reduzidas, caracterizam o risco crônico. É fonte de risco, portanto, todo o circuito do processo de fabricação de cimento: a mineração e o beneficiamento do calcário; a homogeneização e moagem das matériasprimas; a fabricação do clínquer; a moagem, ensacamento e expedição do cimento. Nesta rota há emissão de material particulado, constituído pelas matérias-primas, clínquer e cimento; de vapores de sais metálicos e de gases formados no processo de combustão; além das emissões fugitivas geradas em vários pontos da planta industrial. A disseminação do risco continua com o uso final do cimento. 52

64 De forma sintética, podemos associar os riscos às seguintes etapas da cadeia de fabricação e uso do cimento: 1º - Geração, manipulação, embalagem e transporte do resíduo, da fonte geradora até a porta 2º - Da fábrica de cimento ou para a unidade de preparação de blends; 3º - Preparação dos resíduos e blends; 4º - Fabricação e despacho do cimento; 5º - Utilização do cimento. Na etapa de geração e transporte do resíduo da fonte geradora até a entrada do material no forno, há riscos de acidentes com vazamento ou derramamento de materiais perigosos; há riscos de emissão de substâncias voláteis, quando presentes na massa do resíduo, ou de poeiras geradas nas eventuais operações de pré-tratamento (moagem e mistura). Se o resíduo é inflamável, há risco de incêndio e explosão, com formação de nuvens de poluentes atmosféricos perigosos Santi; Sevá, 1999). Os cenários das consequências prováveis serão contaminação do solo e das águas, poluição do ar, danos à fauna e à flora, intoxicação de trabalhadores e de populações vizinhas das plantas industriais e dos locais de acidentes envolvendo o transporte (rodoviário ou ferroviário) do resíduo, perda de equipamentos e materiais. Nesta etapa, há participação direta de trabalhadores na realização das atividades, do que concluímos que as pessoas envolvidas estão na indústria geradora do resíduo, são motoristas ou seus ajudantes, ou estão nas plantas cimenteiras; e todos estão sujeitos aos riscos de contaminação pela exposição às substâncias perigosas do resíduo, seus vapores e particulados, e às substâncias formadas nos eventuais cenários de acidentes, e, portanto, ao desenvolvimento de doenças ocupacionais. Se durante o transporte ocorrer algum acidente, o risco de contaminação por exposição aos resíduos ou aos poluentes gerados em reações não controladas se estende aos policiais rodoviários, aos bombeiros, aos policiais militares, aos agentes da defesa civil 53

65 e dos órgãos ambientais, e aos técnicos das empresas que prestam serviços de socorro que estão no local do acidente, aos cabineiros de pedágios e à população que, por ventura, esteja assentada próxima à rodovia. A contaminação ambiental também é possível. A etapa de preparação dos resíduos e blends agrega novos riscos à cadeia de produção de cimento: a manipulação, moagem, peneiramento, mistura e o transporte de grandes quantidades de resíduos perigosos e de blends; a emissão de material particulado constituído do substrato e do resíduo em processamento e de substâncias voláteis para o ambiente de trabalho e para a atmosfera; a geração de efluentes líquidos constituídos das águas de lavagem de pisos e das águas contaminadas com resíduos; e as embalagens de resíduos descartadas. Somam-se aos riscos de exposição aos materiais perigosos, os riscos de acidentes devido ao derramamento de material, incêndios e explosões. Os empregados das fábricas de cimento quando o resíduo é destinado diretamente ao forno de clínquer e das unidades de preparação de blends que trabalham nas áreas de recebimento, estocagem, processamento e transferência de resíduos estão sujeitos à exposição crônica aos vapores orgânicos, poeiras inaláveis, fluoretos, compostos de metais pesados, mercúrio na forma de particulado e a outras tantas substâncias químicas perigosas que podem ser exaladas ou emitidas durante a manipulação dos materiais, uma vez que os sistemas operacionais são abertos (Dantas, 2000); e também estão sujeitas aos riscos de acidentes com vazamento e derramamento e aos incêndios nos tanques de resíduos líquidos ou com sólidos inflamáveis, que podem causar lesões corporais graves, além de danos ao meio ambiente, às instalações e à população (MILANEZ, 2009). Na etapa de fabricação do cimento destaca-se o movimento dos componentes perigosos dos resíduos no sistema de produção de clínquer, caracterizado pelas extensas e complexas reações químicas que ocorrem dentro do forno rotativo, onde substâncias tóxicas também são introduzidas pelas matérias-primas que, além do carbonato de cálcio e dos óxidos de silício, alumínio e ferro, contêm ainda pequenas concentrações de uma série de outros minerais secundários como haletos, sulfetos, álcalis e metais 54

66 pesados. Os compostos formados no processo de fabricação de clínquer podem ser emitidos para a atmosfera juntamente com o material particulado e com os gases de combustão, ou serem incorporados ao clínquer. Na primeira situação, provocam alterações no ambiente próximo à fábrica e impactos negativos na saúde da população, devido à sua toxicidade e aos seus efeitos cumulativos e insidiosos, levando as pessoas expostas ao adoecimento. Durante a operação de moagem do clínquer para obtenção do cimento, ocorre emissão de material particulado, promovendo a exposição dos empregados ao pó de cimento, cujos efeitos toxicológicos e alterações graves que causam à saúde são bem conhecidos: enfermidades do aparelho respiratório, da pele e mais os transtornos à visão conjuntivite, queimadura nas córneas, além de gastrite, dermatites e bronquites crônicas associadas a enfisema (SACHS, 1995). Das substâncias orgânicas poluentes possíveis de serem geradas no processo de fabricação de cimento, acetaldeído, benzeno, formaldeído, hexaclorobenzeno, naftaleno, dioxinas e furanos e os metais pesados arsênio, cádmio, chumbo e níquel são reconhecidos pela Organização Mundial de Saúde como carcinogênicos. Muitos dos poluentes são teratogênicos e suspeitos de provocarem danos aos sistemas cardiovascular, respiratório, endócrino, gastrointestinal, renal, reprodutor, imunológico e neurológico dos seres humanos (ASTM,2008) O emprego do cimento na construção civil e na fabricação de pré-moldados é a etapa final do sistema analisado. Na construção civil, em grandes obras ou nas reformas domiciliares, estão em atividade os pedreiros, os mestres de obras, os ajudantes que, por ficarem em contato com o cimento por longos períodos, normalmente em condições de trabalho precarizadas, estão expostos aos riscos de contaminação com o produto que incorporou materiais tóxicos, e sujeitos, por isso, aos mesmos agravos à saúde que acometem os trabalhadores das áreas de moagem e ensacamento de cimento, devido à inalação de poeiras e ao contato dérmico com o cimento durante a preparação da massa de concreto e na sua aplicação. 55

67 As estatísticas socioeconômicas mostram que o maior consumo de cimento se dá no mercado varejista, por meio do pequeno consumidor. São milhões de pessoas, potencializando os riscos de contaminação pelo uso do cimento que incorporou materiais tóxicos. Outra fonte de riscos está associada à manipulação e à utilização do cimento em outras instalações industriais, tal como as fábricas de pré-moldados. O cimento é um produto cáustico, higroscópico e, portanto, perigoso. As rotas de exposição ao cimento incluem a via dérmica, responsável pelo desenvolvimento de dermatites alérgicas, que são a maior causa de afastamento do trabalho dos operários da construção civil, além da via oral com desenvolvimento de câncer de estômago e da via respiratória. A poluição também atinge os chamados compartimentos ambientais água, ar e solo, o que contribui para a exposição da população em geral aos poluentes e ao agravo da saúde humana de forma indireta, como, por exemplo, por meio da cadeia alimentar. Apesar dos cenários de risco possíveis, há uma escassez de estudos sobre a contaminação ambiental das áreas que perpassam os limites das plantas cimenteiras e suas consequências para as pessoas processo de adoecimento e morte que estão envolvidas em toda a cadeia de produção de cimento com emprego de resíduos industriais e sobre a determinação dos múltiplos riscos associados aos resíduos industriais perigosos, dos componentes que lhes conferem periculosidade, e da contaminação química, atualmente em curso, causada pelo descontrole das atividades de manuseio, transporte e co-incineração nos fornos das fábricas de cimento desses materiais. Ou seja, as questões que se colocam na avaliação deste processo produtivo devem estender-se para além dos processos relacionados ao planejamento ambiental (gerenciamento de resíduos) ou ao planejamento energético (quando a análise se dá no âmbito da matriz energética), como tem sido abordado. Elas devem, obrigatoriamente, tratar de riscos e da contaminação por substâncias tóxicas presente na massa de 56

68 resíduos, nas emissões atmosféricas das plantas cimenteiras e no próprio cimento, e da disseminação dos riscos, pois, como demonstramos, a fábrica de cimento com coincineração de resíduos expande o alcance dos riscos, formando inúmeros cenários de exposição dos componentes perigosos que se movimentam de um ponto a outro da cadeia de produção e uso do cimento, com grande potencial de agravo à saúde dos trabalhadores e da população e de comprometimento da qualidade ambiental. A indústria de cimento é responsável por aproximadamente 3% das emissões mundiais de gases de efeito estufa e por aproximadamente 5% das emissões de CO2 (CSI, 2002). A Figura 6 mostra que a queima de combustíveis fósseis contabiliza cerca de 54%, o desmatamento por queimadas 9% e outros emissores de gases de efeito estufa 14,8%. Nas emissões específicas da indústria do cimento, aproximadamente 50% referem-se ao processo produtivo, cerca de 5% ao transporte, 5% ao uso da eletricidade e os outros 40% ao processo de clinquerização (WBCSD, 2002). A Figura 8 mostra a distribuição mundial do potencial de emissões anual de CO2 pela indústria de cimento nos anos Sem dúvida, o maior potencial de emissões está na Ásia, China, Japão e Índia. No Brasil, o potencial de emissão é considerado mediano. Figura 8: Distribuição mundial do potencial de emissões de CO2 pela indústria de cimento Fonte: SCORECARD,

69 3.6.2.QUESTÃO ENERGÉTICA Quando se considera as emissões de combustíveis fósseis relativas ao uso energético no setor, percebe-se que estas cresceram 53,7% de 1990 a 2005, conforme apresentado na Tabela 11. (SNIC, 2012). Fonte: MCT- 2 inventário Nacional do GEE, 2007 Tabela10: Emissões de CO2 do consumo de combustíveis na produção de clínquer na indústria de cimento Para o setor de cimentos, a aceitação de vários tipos de combustíveis pelos fornos permite oportunidades custo-eficientes de redução de emissões e gera maior necessidade de mensurar o consumo e emissões dos combustíveis queimados. No Balanço Energético Nacional, contudo, não há uma segregação quanto a diferentes tipos de biomassa ou resíduos utilizados (coprocessamento) (SNIC, 2012). Por essa questão, a análise realizada nessa nota pode não captar da melhor maneira os eventuais efeitos de redução de intensidade carbônica de energia térmica gerados pelo uso crescente de combustíveis alternativos no setor de cimentos. 58

70 A Figura 9 permite observar a evolução do uso de combustíveis na indústria brasileira do cimento em decorrência das diferentes conjunturas de abastecimento ao longo de sua existência. Figura 9: Participação dos tipos de combustíveis na matriz energética do setor Região Ano Resíduos Fosséis e mistos Biomassa Combustível Fóssil Total % % % % Brazil ,55 94, ,36 6,25 91, ,88 12,3 79, , , ,1 11,4 77, ,18 11, ,21 9,19 82, ,82 11,4 80,7 100 Fonte: CSI, 2011 Além do Balanço Energético Nacional, o Cement Sustainable Initiative (CSI), que apresenta taxa de utilização de biomassa e resíduos discriminados dentro da matriz de combustíveis do setor, foi utilizado como fonte de dados (Figura 8). Porém, esses dados também apresentam limitações, pois abrangem somente as empresas participantes do CSI1. Dessa forma, os dados do BEN são preferidos por serem de fonte oficial, terem abrangência maior e estarem alinhados com o planejamento energético do País. 59

71 Figura 10: Taxa de utilização de combustíveis fósseis, resíduos fósseis e biomassa Fonte: CSI, 2011 Resumidamente, quatro períodos se destacam na história do cimento e, consequentemente, na escolha de combustível utilizado durante esses períodos. Da sua implantação até 1975, a indústria consumiu exclusivamente óleo combustível leve, importado ou produzido no País. Porém, as crises do petróleo ocorridas nessa década geraram um risco de desabastecimento do produto e, assim, provocaram uma abrupta elevação no preço desse combustível. (SNIC, 2012) O setor passou então a utilizar outros energéticos complementarmente ao óleo combustível e, em 1979, o governo federal conclamou a indústria do cimento a uma mudança em sua matriz energética, substituindo o óleo combustível leve por carvão mineral e vegetal, de origem nacional. Nesse sentido, foi assinado um acordo chamado Protocolo do Carvão no qual o governo federal garantia o abastecimento e o 60