UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO ENGENHARIA AMBIENTAL

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1 i UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS FACULDADE DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO ENGENHARIA AMBIENTAL Missão: Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a promoverem as transformações futuras ALTERNATIVA DE BIOMASSA PARA MELHOR APROVEITAMENTO ENERGÉTICO EM FORNOS CERÂMICOS SIDNEI STODULSKI POSSENTTI Foz do Iguaçu - PR 2012

2 2 SIDNEI STODULSKI POSSENTTI ALTERNATIVA DE BIOMASSA PARA MELHOR APROVEITAMENTO ENERGÉTICO EM FORNOS CERÂMICOS Trabalho Final de Graduação apresentado à banca examinadora da Faculdade Dinâmica das Cataratas (UDC), como requisito para obtenção do grau de Engenheiro Ambiental e Sanitário. Prof. Orientador: Pablo Jordano Desbessel Carniel. Foz do Iguaçu PR 2012

3 3 TERMO DE APROVAÇÃO UNIÃO DINÂMICA DE FACULDADES CATARATAS (TÍTULO) MODELO PARA FORMATAÇÃO DO TFG II TRABALHO FINAL DE GRADUAÇÃO PARA OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL EM ENGENHARIA AMBIENTAL Acadêmico: Sidnei Stodulski Possentti Orientador: Ms. Pablo Jordano Desbessel Carniel. Nota Final Banca Examinadora: Prof(ª). Ms. Prof(ª). Ms. Foz do Iguaçu, 12 de novembro de 2012.

4 4 DEDICATÓRIA Nada que eu dedique será o suficiente para mostrar o quanto sou grato a minha mãe, que sofreu e lutou para que eu tivesse uma vida digna e boa educação. Que Deus possa estar sempre te olhando com amor, te protegendo e te abençoando, pois o que estiver ao meu alcance para que nunca a tristeza chegue perto de você com certeza eu farei. A minha esposa que esteve presente em toda minha caminhada. A minha filha que suportou minhas ausências durante meus estudos. Ao meu tio que me incentivou nos estudos e na carreira.

5 5 POSSENTTI, Sidnei Stodulski. Alternativa de biomassa para melhor aproveitamento energético em fornos cerâmicos. Foz do Iguaçu, Projeto de Trabalho Final de Graduação - Faculdade Dinâmica de Cataratas. RESUMO Essa pesquisa teve como principal foco a biomassa utilizada na queima de tijolos cerâmicos, um dos principais materiais utilizados na construção civil, pois pela alta demanda dos últimos anos, vem se caracterizando como um grande poluidor e causador de impactos ambientais. A maioria das olarias utilizam fornos convencionais à lenha para a queima dos tijolos, gerando uma perda significativa na produção em função da falta de controle de temperatura no forno, utilizando grandes quantidades de biomassa e emitindo altas taxas de gases causadores do efeito estufa. O trabalho tem como objetivo aperfeiçoar os processos produtivos do tijolo, reduzindo os impactos ambientais e os custos de produção, com a retirada de umidade e a troca da biomassa convencional por uma alternativa, aumentando a produtividade, a qualidade do produto. Palavras-chave: Fabricação de tijolos, biomassa alternativa, material de queima.

6 6 POSSENTTI, Sidnei Stodulski. Alternative biomass energy to better use in ceramic kilns. Foz do Iguacu, Project to Completion of Course Work - Faculdade Dinâmica de Cataratas. ABSTRACT This research was mainly focused on the burning of biomass used in ceramic bricks, one of the main materials used in construction because of high demand in recent years has been characterized as a major polluter and causing environmental impacts. Most brick kilns using conventional ovens to firewood for burning bricks, causing a significant loss in production due to the lack of temperature control in the oven, using large amounts of biomass and emitting high levels of greenhouse gases. The work aims to improve the processes of brick, reducing environmental impacts and costs of production, with the removal of moisture and conventional biomass exchange for an alternative, increasing productivity, product quality. Keywords: Manufacture of bricks, alternative biomass, material burns.

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Etapa de secagem pelo processo natural...14 Figura 2: Armazenamento dos tijolos, prontos para a entrega...15 Figura 3: Modelo do forno tipo paulistinha...17 Figura 4: Resfriamento do forno tipo abóboda...18 Figura 5: Retirada de tijolos do forno túnel...19 Figura 6: Forno Hoffmann logo após a retirada dos tijolos...20 Figura 7: Forno tipo carro em funcionamento...21 Figura 8: Localização da Empresa com proximidade a área rural...22 Figura 9: Layout de localização das edificações...23

8 8 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Informações do forno 01 (abóboda)...28 Tabela 2 Informações do forno 02 (paulistinha)...28 Tabela 3 Informações do forno 03 (túnel)...28 Tabela 4 Informações do forno 04 (carro)...29 Tabela 5 Informações do forno 04 após soluções (tipo carro)...29

9 9 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REFERENCIAL TEÓRICO A ORIGEM DA CERÂMICA A ORIGEM DA CERÂMICA NO BRASIL FABRICAÇÃO DA CERÂMICA QUEIMA DA CERÂMICA IMPACTOS CAUSADOS PELA QUEIMA MODELOS DE FORNOS Forno Paulistinha Forno Abóbada Fornos Túnel Forno Hoffmann Forno Carro MATERIAL E MÉTODOS CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO Processo de confecção do tijolo Queima do tijolo Coleta de dados PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS RESULTADOS E DISCUSSÃO SOLUÇÕES SUGERIDAS PARA O MELHOR RENDIMENTO DADOS DOS FORNOS CONVENCIONAIS DADOS DO FORNO TIPO CARRO CONSIDERAÇÕES FINAIS...31 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...32

10 10 1 INTRODUÇÃO A construção civil tem alcançado um aumento considerável em todo o país. Estimulado pelo crescimento do poder aquisitivo do brasileiro e em virtude dos programas do Governo Federal, esse foi o setor que mais expandiu em As fábricas dos materiais utilizados na construção se veem na obrigação de desenvolver técnicas ou maneiras de aumentar sua produção em uma pequena parcela de tempo, pensando ainda na preservação do meio ambiente. O mercado nacional carece de informações exatas, que proporcionariam maior capacidade de avaliação e de realização de ações adequadas ao desenvolvimento do setor cerâmico. De qualquer forma, os dados disponíveis publicados oferecem uma magnitude sobre o segmento, além de um acompanhamento sobre a evolução do mesmo. Um fator que tem que ser revisto nas olarias é a emissão do CO2, pois industrias localizadas próximas a moradias são motivo de reclamações pertinentes, por causa das doenças pulmonares que o gás pode causar ou aumentar. O uso racional de fontes de energia é de suma importância, tanto econômico como social, pois assim que uma indústria estiver aproveitando melhor o uso de componentes naturais, ganhará financeiramente na economia da compra dos materiais energéticos e ainda ficará mais bem visto pela sociedade, causando uma melhor impressão de sua empresa, o que acarretará a procura do seu produto final, que significa uma renda maior para o proprietário. O objetivo deste trabalho é diminuir a quantidade de umidade presente no tijolo com aproveitamento de calor proveniente da queima de briquetes, biomassa alternativa apresentada para manter o calor nas fornalhas mais homogêneo e diminuir a quantidade de material particulado.

11 11 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 A ORIGEM DA CERÂMICA A história dos revestimentos cerâmicos remonta há séculos, tendo sua origem perdida entre a China e a Turquia, mesmo tendo uma certa tecnologia em decoração avançada para a época, a sua produção era artesanal. Por muito tempo o revestimento cerâmico foi sinônimo de produto luxuoso, usando no piso e paredes das casas de pessoas ricas. Após a II Guerra Mundial, a produção de pisos e azulejos apresentou um desenvolvimento industrial considerável com a chegada das técnicas de produção. A possibilidade de se produzir a cerâmica em escala industrial baixou os preços e se tornou acessível para grande parte da população (COMERCIAL AZEVEDO, 2005). Os estudiosos acreditam ser, realmente, a cerâmica a mais antiga das indústrias. Ela nasceu no momento em que o homem começou a utilizar-se do barro endurecido pelo fogo. Desse processo de endurecimento, obtido casualmente, multiplicou-se. A cerâmica passou a substituir a pedra trabalhada, a madeira e as vasilhas, utilizadas como utensílios domésticos da época. Mesmo o índio desconhecendo o torno e operando com instrumentos rudimentares, conseguiu criar uma cerâmica de valor, que dá a impressão de superação dos estágios primitivos (CARVALHO, 2007). 2.2 A ORIGEM DA CERÂMICA NO BRASIL Segundo a Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmica para Revestimento, no Brasil, a cerâmica teve inicio na Ilha de Marajó. A cerâmica marajoara aponta à avançada cultura indígena que floresceu na ilha. Estudos arqueológicos, contudo, indicam a presença de uma cerâmica mais simples, que pode ter sido criada na região amazônica mais ou menos 5 mil anos atrás.

12 12 O crescimento do revestimento cerâmico no Brasil deveu-se a sua dependência cultural, econômica e política com Portugal, ocorrido até o século XIX. No século XVII, azulejos em estilo barroco, começaram a ser encomendado de Lisboa. Do mesmo modo que Portugal, no Brasil o revestimento cerâmico tinha um alto custo, sendo aplicado geralmente apenas nos interiores. De forma progressiva começa ser utilizado em pátios e jardins, e no final do século XVIII, começa a ser utilizado em fachadas. O Brasil é hoje um grande produtor de revestimento cerâmico. A cada dia a qualidade e a variedade desse material crescem com certa variação de preço, revestindo paredes e pisos em espaços internos e externos, (CARVALHO, 2007). Do ponto de visto físico, por exemplo, é possível observar que algumas fábricas têm pilares de madeira ou tijolo, são cobertas com telhas de barro e têm partes construídas em metal, com cobertura em zinco. Na produção, há modos de fazer quase artesanais, já sendo usados há mais de 100 anos no Brasil, e alguns dos procedimentos da fabricação mecanizados semi-automatizados. A indústria cerâmica mantém, em alguns casos, características, equipamentos e técnicas desenvolvidos na segundo semestre do século XIX (MASSEI, 2001). 2.3 FABRICAÇÃO DA CERÂMICA Conforme Batista, Nascimento e Lima (2008), os tijolos cerâmicos são bastante utilizados pelas indústrias civis e construtoras. O processo produtivo do tijolo consiste em varias etapas, iniciando pela exploração das jazidas, passando para o tratamento prévio das matérias primas, partindo para a homogeneização, e os processos finais de secagem e a queima. Peças secas são submetidas aos fornos para adquirirem as características e propriedades desejadas, que podem ocorrer nos seguintes tipos de fornos de chama direta, tipo caipira, garrafão e caieira; de chama reversível tipo abóboda, Catarina, Corujinha e Paulista; contínuos do tipo Hoffman; do tipo túnel, e do tipo plataforma (intermitentes), tipo vagão ou gaveta, esses modelos podem queimar lenha, bagaço de cana, gás natural, etc (SEBRAE 2008).

13 13 O fato que influencia a escolha dos combustíveis utilizados nos fornos fazendo com que a redução do custo influa muitas vezes é sobrevivência da própria empresa. Atualmente a biomassa, na forma de resíduo de madeira, como a serragem, é o combustível mais utilizado nestes fornos. Entretanto, algumas indústrias ainda utilizam lenha, e outras o óleo combustível, o GLP e algumas o gás natural (DADAM, 2006). Devido a procura por novas formas de aproveitamento de biomassa, à necessidade de se conhecer a morfologia de fragmentos de madeiras e resíduos de arroz e seus efeitos sobre a qualidade e a sua potencialidade, materiais produtivos que impactem minimamente o meio ambiente, que exijam baixo consumo de energia e, que ainda garantam sua continuidade, leva o empreendedor a análises cada vez mais complexas do seu negócio, pois recai sobre o mesmo uma grande responsabilidade, além de obter resultados no seu empreendimento, o mesmo tem de possuir sustentabilidade e estar de acordo com a legislação ambiental. (MACHADO, 2011). 2.4 QUEIMA DA CERÂMICA A queima tem como objetivo promover a sinterização, este processo cria uma alteração na estrutura microscópica do elemento base, deixando-a uma peça sólida. Nesta etapa ocorrem todas as transformações físico-químicas durante o ciclo aproximadamente 35 minutos a uma temperatura de graus (COMERCIAL AZEVEDO, 2005). Se for utilizada a secagem natural, é necessário ter alguns cuidados adicionais. O processo é mais lento, mas é mais prático. Ocorrendo, por exemplo, secagem abrupta, provocando em alguns casos o aparecimento tensões e trincas nas peças, que inviabilizam que ela vá para o forno (queima). A fim de evitar que isso aconteça, a distribuição das peças no secador deve permitir fluxo de ar uniforme, e calor excessivo (ABC, 2002). A figura 1 apresenta como são armazenadas as peças para secar de forma natural antes da queima:

14 14 Figura 1: Etapa de secagem pelo processo natural. As cerâmicas são cozidas a temperaturas que variam entre 800 e C e, após o resfriamento, alguns tipos de peças cerâmicas são submetidos à esmaltação e decoração. Em algumas indústrias, são estocados em lotes paletizados e protegidos por filme plástico (MASSEI, 2001). A queima ou cozimento é o processo em que o calor provoca transformações físico-químicas na massa argilosa, modificando as características das peças cruas em propriedades cerâmicas. O tratamento térmico é realizado entre 800ºC a 1700ºC, variando conforme o tipo de forno, operando em três fases: (a) Aquecimento até a temperatura desejada; (b) Permanência em um patamar, durante certo tempo. à temperatura especificada; e (c) Resfriamento até temperaturas inferiores a 200ºC (NETCERAMICS, 2009). Durante a queima, que pode variar de algumas horas a vários dias, ocorre uma série de transformações: perda de massa (por perda de água), progressão de novas fases cristalinas e soldagem dos grãos. A resistência mecânica, a absorção, a

15 15 contração linear, e a porosidade são aspectos adquiridos a partir da boa operação do forno (ANICER, 2008). A figura 2 mostra como são armazenadas as peças após a queima e retirada dos fornos. Figura 2: Armazenamento dos tijolos, prontos para a entrega. 2.5 IMPACTOS CAUSADOS PELA QUEIMA A queima de materiais cerâmicos está associada à liberação de componentes gasosos, que não têm sido dado importância necessária. Particularmente existe pouca informação na literatura sobre a emissão gasosa durante o processo de queima de cerâmica vermelha (DADAM, 2006).

16 16 Os principais problemas ambientais causados pela queima da lenha são a produção de cinzas, de óxidos de enxofre, de nitrogênio e de carbono (CO2), agentes provocadores de chuva ácida e efeito estufa (ABC, 2002). A lenha apresenta baixo rendimento energético, e também variação de temperatura, impactando negativamente nos padrões técnicos e na qualidade dos produtos, resultando em até 30% de perda (VIEIRA, 2009). O desmatamento de áreas vitais para à obtenção de lenha, vem sendo realizado sem nenhum critério de preservação, a falta de uma prática de reflorestamento das áreas devastadas, em muitos casos essas áreas se encontram dentro do conhecido polígono das secas, alimentam cada vez mais o problema da desertificação da região (BATISTA, 2008). Os resíduos do manejo de árvores pode ser melhor aproveitado, deixando de ser um passivo ambiental passando para matéria prima de outros processos com uma grande geração de lucros (WIECHETECK, 2009). Sabe-se que a convivência entre as redes de distribuição de energia elétrica e a arborização das cidades não é boa, e para que haja uma melhor convivência, as prefeituras e concessionárias de energia elétrica têm desafios a serem superados. Na maioria das vezes este problema se agrava pelo fato de que a arborização e as implantações dos sistemas elétricos de distribuição são realizados sem planejamento prévio (VELASCO, 2003). A falta de locais apropriados para a disposição dos resíduos provenientes da poda de árvores e também de resíduos sólidos em geral, e o custo elevado das técnicas para seu tratamento constituem-se em um dos maiores e principais problemas enfrentados atualmente (CORTEZ, 2008). 2.6 MODELOS DE FORNOS Os fornos podem ser Intermitentes ou Contínuos, (com ou sem interrupções). A seguir, apresenta-se alguns dos tipos de fornos:

17 Forno Paulistinha É retangular, com queimadores laterais. Muito utilizado para a queima de tijolos, mas é pouco econômico e difícil de operar. Vale verificar a relação custo/benefício e monitorar a distribuição do calor, que, se irregular, pode gerar peças com cor e resistência diferentes, mesmo num mesmo lote. Para melhores resultados, deve-se manter a velocidade de queima constante. O forno paulistinha é do tipo intermitente, ou seja, para e recomeça por intervalo, com divisórias (ANICER, 2009). A figura 3 apresenta o modelo do tipo paulistinha utilizado em olarias mais antigas. Figura 3: Modelo do forno tipo paulistinha.

18 Forno Abóbada O forno abóboda também é intermitente e um dos melhores para tijolos, por ser econômico, mesmo com deficiências de qualidade e produtividade. Tem fácil operação e se adapta bem a qualquer combustível. Não oferece calor nas laterais e a velocidade de aquecimento é muito alta, havendo risco de requeima do material. É de suma importância manter a velocidade de aquecimento, a alimentação das fornalhas e as condições dos componentes mecânicos para que a peça não passe do ponto (ANICER, 2009). A figura 4 mostra como é feito o resfriamento do forno antes da retirada dos tijolos. Figura 4: Resfriamento do forno tipo abóboda.

19 Fornos Túnel Os fornos do tipo Túnel são contínuos, que não possui divisórias, é considerado pelos ceramistas como um dos melhores, por garantir baixo consumo energético juntamente com à uniformidade de queima, o que resulta em produtos com a mesma tonalidade e boa qualidade. Mas já existe no mercado uma versão melhorada, com isolamento das porções inferiores do vagão com água, para diminuir ainda mais as perdas de calor (ANICER, 2009). A figura 5 apresenta a retirada dos tijolos do forno tipo túnel, através de uma esteira. Figura 5: Retirada de tijolos do forno túnel.

20 Forno Hoffmann É o mais comum forno do tipo contínuo na queima de tijolos, muito econômico, apresentando boa produtividade e baixo consumo de energia. Usa o ar quente proveniente das câmaras antecessoras nas seguintes, já que todas são conectadas. Os cuidados devem ser nas requeimas na parte inferior e queima insuficiente no teto, falta de oxigenação das porções laterais e ocorrência de peças com trincas de secagem. Controlar as passagens de ar quente é uma atitude importante na operação deste tipo de forno (ANICER, 2009). A figura 6, mostra o modelo do forno Hoffmann, parecido com o túnel, mas de manuseio mais simples. Figura 6: Forno Hoffmann logo após a retirada dos tijolos.

21 Forno Carro Os fornos industriais tipo carro foram desenvolvidos para tratamento térmico de peças, podendo ser utilizado para cerâmica. Possuem rodas para facilitar o processo de carga e descarga do forno, seu revestimento é com mantas térmicas o que ajuda na diminuição de perda de calor. Temperaturas padrão de fornecimento: 650 C, 1000 C e 1200 C (ANICER, 2009). A figura 7 evidencia o forno tipo carro, um dos mais novos e modernos tipos de fornos. Figura 7: Forno tipo carro em funcionamento.

22 22 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO O estudo foi desenvolvido em uma olaria na cidade de Missal-PR, industria no qual possui vários tipos de forno que, com o passar do tempo procurou fornos novos para conseguir atender a demanda. O proprietário gostaria de fazer a troca dos fornos para futuramente conseguir aumentar a produtividade e atender a demanda regional, aproveitando resíduos de outros processos para diversificar a matriz energética que hoje é basicamente a madeira. Sua estrutura é de uma empresa de pequeno porte, onde inclui todos os processos de produção do tijolo, desde a transformação da matéria-prima (argila), até a entrega das peças prontas em locais de revenda. A indústria se localiza no perímetro urbano da cidade, mas com fácil acesso para entrada de matéria prima e saída de produto. A seguir na figura 8, mostra a localização do empreendimento. Figura 8: Localização da Empresa com proximidade a área rural. Fonte: Google Earth (2009).

23 23 Os tijolos produzidos são de 9 furos, sendo comercializados na região. A empresa opera com doze funcionários que trabalham diretamente na produção, desde a mistura da argila até a retirada dos tijolos no forno. As peças são entregues nas empresas de venda de material para construção da própria cidade e também para as cidades vizinhas. A seguir um layout feito a partir das informações e dados levantados sobre a indústria, nesse caso de como estão localizadas as edificações e locais utilizados para o bom funcionamento da empresa. Figura 9: Layout de localização das edificações Processo de confecção do tijolo A partir da captação da matéria-prima, a argila, é efetuado um processamento, onde ela é laminada e destorroada, com a finalidade de se diminuir a granulometria e reduzir futuras quebras. Daí, a pasta é laminada pela segunda vez com água e aditivos que, têm a finalidade de fazer correções nas características

24 24 químicas e mineralógicas da massa, eliminando componentes prejudiciais e melhorando a trabalhabilidade. Após a extrusão, os tijolos são cortados, segundo as dimensões desejadas, e postos para secar. Um fator que deve levar em consideração é a quantidade de umidade encontrada em cada peça, para que tenha um bom aproveitamento do forno e uma peça bem queimada a umidade tem que ficar entre 3 a 4%, e para que isso aconteça os tijolos, antes de entrar para o forno, têm que ficar um período de tempo primeiramente na secagem natural e em seguida em uma estufa, depois disso encaminhada para a queima no forno. Mas dependendo do clima prefere-se levar as peças diretamente para o forno, para que sua umidade diminua conforme o aquecimento do forno, podendo assim aumentar o custo da produção, por causa de uma utilização maior de biomassa para a queima Queima do tijolo Na operação do forno cerâmico é muito importante controlar o processo de aquecimento e resfriamento, isto é, a velocidade com que a temperatura aumenta ou diminui ao longo do tempo. Esse cuidado se deve em virtude das variações dimensionais das peças (expansão e contração) que ocorrem durante o aquecimento ou resfriamento, significando que se os tempos adequados não forem obedecidos, poderão ocorrer deformações, fissuras ou quebras das peças. Cada argila tem sua curva de processamento individual, que deve ser seguida pelos operadores dos fornos. A combinação do tempo total de queima e temperatura além de ser muito importante na qualidade final dos produtos têm influência no consumo de energia. Peças queimadas durante muito tempo e a temperaturas muito altas elevam o consumo de energia e podem ficar sobrequeimadas, o que é indesejável. Por outro lado, temperaturas muito baixas ou tempos de queima muito curtos, podem determinar peças cruas, principalmente nos pontos mais frios da fornalha. O alinhamento e regulagem dos queimadores dos fornos, também são fundamentais

25 25 para uma boa homogeneização do calor no interior do forno. Calor mal distribuído resulta em peças, numa mesma fornada, cruas, sobrequeimadas e boas, dependendo do posicionamento no forno. Portanto, a função do estabelecimento da curva de queima é determinar as faixas de temperatura onde o aquecimento ou o resfriamento deve ser acelerado ou retardado. A qualidade do produto final e o rendimento da queima, em termos do aproveitamento, é uma função do modo como a queima é conduzida Coleta de dados Os dados coletados dos fornos foi a quantidade de material combustível utilizado para efetuar a queima dos tijolos, e o tempo gasto para esquentar e para queimar as peças. Também foram coletados os dados referentes a quantidade de umidade o tijolo sai da fabricação, entra na estufa e no forno. Foram comparados os fornos antes e depois das soluções impostas, para analisar a viabilidade da troca da biomassa e da retirada da umidade antes de levar as peças ao forno. 3.2 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Inicialmente foram feitas visitas a algumas olarias da região, no intuito de saber como está a demanda de mercado no momento presente, e que tipo de fornos cada indústria trabalha, e ainda o tempo gasto para a queima dos tijolos em cada tipo de forno, tempo para o resfriamento dos fornos, quantidade de peças que podem ser queimadas por vez, quantidade de matéria prima (biomassa) utilizada para a combustão do forno, etc. A partir dos estudos verificou-se que o principal combustível utilizado entre as cerâmicas é a madeira, oriunda na maioria das vezes de florestas manejadas do próprio município, na falta são compradas cargas de madeira de outras regiões. Do ponto de vista ambiental, há que se considerar ainda a disponibilidade cada vez menor de lenha, sobretudo devido à pouca existência de

26 26 áreas reflorestadas e às crescentes barreiras impostas pela legislação ambiental ao corte e uso de lenha nativa. Após pesquisas descobriu-se o briquete, que é um biocombustível sólido, oriundo de um processo de fabricação, feitos a partir da compactação de resíduos. As matérias-primas utilizadas podem ser: serragem, maravalha, casca de arroz, palha de milho, sabugo, bagaço de cana-de-açúcar, casca de algodão, casca de café, capim elefante entre outros. Com poder calorífico maior que o de resíduos de madeira, o capimelefante apresenta produtividade maior por hectare plantado e com custo bem menor. O custo da tonelada de massa seca gira em torno de 26 reais (incluindo preparo da terra, plantio, colheita e secagem), comparando com o eucalipto, que custa 125. Pode-se chegar a 50 toneladas de biomassa seca/hectare plantado/ano. Quanto ao tempo de retorno do investimento, o capim demora cerca de 120 dias para estar pronto, enquanto o eucalipto, no mínimo, 4 anos. O capim elefante foi a matéria prima escolhida para a fabricação do briquete, não só pelo seu ciclo de produção reduzido, mas também pelo fácil acesso na região. Após conversa com serralherias e com responsáveis pelo aterro sanitário da cidade, conseguiu-se o envio dos restos de serragem e de poda de árvores para a olaria, para tentar diminuir os custos com biomassa da empresa adicionando-os na fabricação do briquete. Ajudando as serralherias a ter um destino final para seu resíduo e aumentando a vida útil do aterro sanitário, beneficiando o meio ambiente direta e indiretamente. Apesar do briquete não ser muito conhecido no Brasil, o país obtém um grande potencial para matéria prima para a sua fabricação, matéria essa proveniente de sobras de outros processos, tanto industrial como agrícola. Na fabricação do briquete serão utilizados 70% de capim elefante, 20% de serragem e apenas 10% de restos de poda, por causa da carência de material de sobras encontrados na cidade.

27 27 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 SOLUÇÕES SUGERIDAS PARA O MELHOR RENDIMENTO Uma estufa foi instalada juntamente com o forno tipo carro interligada por canalizações, para conseguir a diminuição de umidade dos tijolos através do calor e dos gases liberados pelo forno. A substituição da lenha em sua forma natural, por briquetes produzidos com madeiras de manejos florestais autorizados pelo IBAMA é uma das soluções possíveis, visto que a briquetagem concentra em até 2,5 vezes o poder calorífico da lenha e pode aproveitar também os resíduos florestais que resultam da retirada da mesma. Em relação à produção agrícola, temos diversos resíduos agro-industriais na região que são capazes de produzir biomassa para briquetagem, podendo-se destacar: o amendoim, o arroz, a cana-de-açúcar, o coco-da-baía, o feijão e o milho. (JUNIOR 2003). A viabilidade da compra de uma máquina de briquetes vem a partir da comparação do capim elefante com a lenha de eucalipto. O eucalipto rende 100m³/ano em um hectare e o capim rende na mesma área 50m³ de briquetes, porém cada m³ de briquete equivale a 5m³ de lenha, que significa que 1 hectare de capim é igual a 2,5 hectares de eucalipto. E também pensando que o custo de produção de uma área de eucalipto é 5 vezes mais cara que a de capim, assim temos que o que o proprietário, em uma área de 4.000m² de capim, produziria a mesma quantia de biomassa para a queima nos fornos, com custo 80% mais barato que em 1 hectare de eucalipto. Primeiramente os tijolos foram secados previamente em estufa por certo período de tempo, até a peça chegar a porcentagens de umidade abaixo de 5%, porcentagem essas analisadas através de testes e depois colocadas para a queima no forno. A secagem prévia das peças é de suma importância, pela diminuição do tempo de esquento em que o tijolo permanece no forno, o que resulta também da diminuição do material combustível.

28 DADOS DOS FORNOS CONVENCIONAIS Os tijolos que entraram nos fornos foram sem uma prévia retirada de umidade, com uma média de umidade de 15% cada peça. Foram coletados os dados dos fornos para a verificação do custo e tempo gasto que cada um tem para a queima dos tijolos, conforme vem sido feito os últimos anos. O forno 01 é do modelo abóboda, o forno 02 do modelo paulistinha, forno 03 do modelo túnel e o forno 04 do modelo tipo carro. Tabela 1 Informações do forno 01 (abóboda) Quantidade Quantidade Produto Combustível Peças Kg. Custo por Milheiro Horas de esquento Horas de queima Bloco 24cm , Tabela 2 Informações do forno 02 (paulistinha) Quantidade Quantidade Custo por Produto Combustível Peças Milheiro Kg. Horas de esquento Horas de queima Bloco 24cm , Tabela 3 Informações do forno 03 (túnel) Quantidade Quantidade Produto Combustível Peças Kg. Custo por Milheiro Horas de esquento Horas de queima Bloco 24cm , ,5 As cerâmicas são cozidas a temperaturas que variam entre 800 e C e, após o resfriamento, alguns tipos de peças cerâmicas são submetidos à esmaltação e decoração (MASSEI, 2001). Percebe-se que os fornos convencionais demoram na faixa de 50 horas de fogo para apenas retirar a umidade presente nas peças, para daí por diante começar a queima. A quantidade de peças por forno varia por causa do modelo de cada um, mas o tempo gasto para a modificação do tijolo é quase o mesmo.

29 DADOS DO FORNO TIPO CARRO A escolha do forno tipo carro para a comparação foi porque os fornos convencionais serão substituídos por ele, por causa do seu projeto inovador, pois sua estrutura e seus revestimentos conseguem reter mais a temperatura do interior do forno do que os fornos restantes, por seu fácil manuseio e também pela diferença significativa na quantidade de combustível e o tempo utilizado tanto para a queima quanto para a retirada do tijolo. A tabela 4 mostra as informações do forno tipo carro com combustível convencional e sem a retirada da umidade do tijolo. Tabela 4 Informações do forno 04 (tipo carro) Quantidade Quantidade Produto Combustível Peças Kg. Custo por Milheiro Horas de esquento Horas de queima Bloco 24cm , A tabela 5 mostra as informações do forno tipo carro com a introdução da biomassa alternativa, e já com baixos níveis de umidade. Tabela 5 Informações do forno 04 após soluções (tipo carro). Quantidade Quantidade Custo por Horas de Produto Combustível Peças Milheiro esquento Kg. Horas de queima Bloco 24cm , A utilização de lenha nas fornalhas resulta em uma variação de temperatura, tendo uma dificuldade de controle, precisando de uma atenção especial dos funcionários para repor o material combustível gradativamente. As fábricas ainda sofrem com problemas na secagem, durante os períodos de chuvas e/ou frio em excesso. As indústrias de menor porte são as mais afetadas, pois, em geral, não possuem secadores artificiais. Em alguns estados do Nordeste, tais como Paraíba e Ceará, menos de 40% das cerâmicas possuem secadores (ANICER, 2008).

30 30 A otimização e controle do processo de retirada de água dos tijolos, reduzindo a umidade com o passar do tempo constitui uma ferramenta de grande valia para a indústria de tijolos cerâmicos e evita desperdício de matérias-primas e economia de combustíveis (BATISTA 2008). Nos fornos convencionais são necessárias em média 36 horas para o resfriamento e em seguida a retirada das peças. Após o desligamento das fornalhas, o forno permanece sem nenhum contato, após 6 horas são ligados os exautores, e depois de diminuir a temperatura são abertos e ligados em suas entradas grandes ventiladores, para somente depois de atingir menos de 40 C os funcionários conseguem entrar nos fornos. Pela diminuição do tempo gasto dos tijolos dentro do forno, consegui-se um aumento na produção, com aproveitamento de 7 horas a mais por fornada, o que no final de cada mês se torna em 03 fornadas a mais que anteriormente. Isso significa que houve um aumento de 17% em relação a quantidade de tijolos feitas no mesmo período. Mesmo com o aumento da produção de tijolos, houve a diminuição de material combustível utilizado nas fornalhas, exatamente 27% a menos do que nas fornalhas anteriores. Apenas com a economia do material combustível dos fornos, a empresa consegue pagar uma maquina de briquetagem no período de 01 ano sem precisar investir o seu capital. Após mistura dos materiais alternativos, serragem e resto de poda de arvores juntamente com os briquetes comprados, resultou em uma ótima substituição para a queima nos fornos, que por fim gerou grande interesse da compra de uma maquina de briquetagem. Os tijolos apresentaram um melhor cozimento por causa do calor homogêneo e constante dentro do forno, o que acarretou no aumento da qualidade do produto final, tendo assim um ganho rentável para a indústria. A verificação do cozimento pode ser feita apenas com a visibilidade da propriedade física do tijolo, quando a peça estiver com manchas escuras significa que passou do ponto de cozimento, mas não danificando sua estrutura, mas os padrões de qualidade.

31 31 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS O objetivo do trabalho foi alcançado através da instalação da estufa e da substituição do material combustível. A estufa reduziu a umidade de cada peça, o que resultou em um menor tempo de pré-aquecimento no forno. Com o menor tempo da queima e a introdução de briquetes, a quantidade de material de sobra após a queima nas fornalhas e a emissão de gases também diminuiu. A troca da biomassa original que era comprada, por resíduos da própria cidade juntamente com a biomassa alternativa plantada na zona rural, significou em uma economia de capital para a empresa e diminuição de resíduos descartados em aterros. A compra da máquina se mostra viável para o proprietário, pois ela se paga em curto prazo, pois além da matéria prima ser mais barata que a lenha, tem a possibilidade de misturar a serragem e os resíduos de poda. Também economiza-se no valor dos fretes pagos para o transporte da biomassa comprada de regiões mais distantes. Utilizando a biomassa alternativa as fornalhas conseguiram manter a temperatura sem muita oscilação, aproveitando melhor o potencial calorífico do combustível, resultando em uma queda do custo da queima e melhoramento da qualidade do tijolo.

32 32 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABC Associação Brasileira de Cerâmica. Informações Técnicas Definição e Classificação Disponível em < >. Acesso em: 07 de maio de ANFACER - Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmica para Revestimento: História da Cerâmica. Disponível em: < > Acesso em: 15 de março de ANICER Associação Nacional da Indústria Cerâmica. Artigo Segredos da Secagem e Queima. Revista da ANICER, Ano 11, edição 53, Agosto, BATISTA, V. R.; NASCIMENTO, J. J. S.; LIMA; A. G. B. de. Secagem e queima de tijolos cerâmicos maciços e vazados incluindo variações dimensionais e danos estruturais. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, Campina Grande, p , Disponível em: < >. Acesso em: 12 de abril de COMERCIAL AZEVEDO: A história da Evolução das Cerâmicas. Disponível em: < > Acesso em: 15 de março de CARVALHO, Regeane Lopes de. Origem da Cerâmica. Disponível em: < > Acesso em: 18 de março de CORTEZ, Cristiane Lima; COELHO, Suani Teixeira; GRISOLI, Renata; GAVIOLI Fabio. Compostagem De Resíduos De Poda Urbana. Disponível em: < >. Acesso em: 14 de outubro de DADAM, Alessandro Pedro et. al. Análise numérica comparativa de combustíveis utilizados em fornos túneis. Cerâmica Industrial, São Carlos, SP, v. 11, n. 4, p , jul./ago Disponível em: < >. Acesso em: 15 de abril de JUNIOR, Francisco Tarcísio Alves. Utilização de biomassa para briquetagem como fonte de energia alternativa e a disponibilidade deste recurso na região do Cariri-CE. Disponível em: < >. Acesso em: 22 de outubro de 2012.

33 33 MASSEI, Roberto. Argila: A Difícil Relação Com A Natureza. In: Martinez, Paulo Henrique (Org.). História Ambiental Paulista: Temas, Métodos E Fontes. São Paulo: Editora Senac, 2007, P MACHADO, Rosane Bueno; MARCHI, Clandio Alberto; HOFFMANN, Ronaldo. Utilização de biomassa em olarias resultando em uma produção mais Limpa, Disponível em: < >. Acesso em: 20 de abril de NETCERAMICS, Portal. Informações Técnicas - Processo de Fabricação. 2009(a). Disponível em: < anguage/pt-br/default.aspx >. Acesso em 17 de abril de SEBRAE - SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS. Cerâmica vermelha para construção: telhas, tijolos e cubos. Brasília: SEBRAE / ESPM, Disponível em: < E55DA/$File/NT00038DAA.pdf >. Acesso em: 14 de abril de SUSTAINABLE CARBON, Artigo Eficiência tecnológica da Cerâmica CGM é reconhecida no Ceará. Disponível em: < >. Acesso em: 14 de outubro de VELASCO, G. D. N. Arborização viária X sistemas de distribuição de energia elétrica: avaliação dos custos, estudo das podas e levantamento de problemas fitotécnicos.piracicaba, VIEIRA E SILVA, Amanda. Análise Do Processo Produtivo Dos Tijolos Cerâmicos No Estado Do Ceará Da Extração Da Matéria-Prima À Fabricação, Disponível em: < rocesso%20produtivo%20dos%20tijolos%20ceramicos%20no%20estado%20do% 20Ceara.pdf >. Acesso em: 14 de outubro de WIECHETECK, Marcelo. Aproveitamento De Resíduos E Subprodutos Florestais, Alternativas Tecnológicas E Propostas De Políticas Ao Uso De Resíduos Florestais Para Fins Energéticos, Disponível em: < >. Acesso em: 20 de outubro de 2012.