VIABILIDADE TÉCNICA DE CONVERSÃO DE CERÂMICAS DO RIO GRANDE DO NORTE PARA GÁS NATURAL

VIABILIDADE TÉCNICA DE CONVERSÃO DE CERÂMICAS DO RIO GRANDE DO NORTE PARA GÁS NATURAL

(P. C. A. Gondim) ¹ (U. U. Gomes) ¹ (E. C. da Silva) ¹ (W. B. N. de Souza) ¹ Av. Antônio Basílio, 3660 apt. 202 B, Lagoa Nova. CEP: 59.056-500. Natal/RN.

[email protected] 1 Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, UFRN,

s/n CEP: 59.072-970, Natal, RN

RESUMO

O segmento da cerâmica vermelha é considerado o mais tradicional do setor

cerâmico e utiliza processos mais rudimentares. Nos últimos anos, as

inovações tecnológicas resultaram em uma diversificação de produtos,

ampliação de mercados e a utilização de um novo combustível: o gás natural,

que possui uma versatilidade e baixo custo como fonte de energia limpa e

ecologicamente correta. Este trabalho apresenta resultados da comparação

entre amostras de tijolos cerâmicos com oito furos queimados a gás natural e

queimados a lenha, onde foram realizados os seguintes ensaios:

características visuais, características geométricas, desvio em relação ao

esquadro, determinação da planeza das faces, determinação da absorção de

água e teste de resistência à compressão, utilizando-se como referências as

Normas Brasileiras, trançando através dos resultados um perfil das vantagens

e desvantagens de cada combustível.

Palavras-chave: Tijolo cerâmico, ensaios, gás natural.

17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil.

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INTRODUÇÃO

A indústria da cerâmica vermelha fabrica tijolos, blocos, telhas e lajotas. É

considerado o mais tradicional do setor cerâmico brasileiro, e emprega os

processos mais rudimentares. Nos últimos anos, as inovações tecnológicas

resultaram em uma diversificação de produtos, ampliação de seus mercados e

uma inovação dos conceitos da possível utilização de um novo combustível1.

A indústria cerâmica é uma das mais importantes para economia do Rio

Grande do Norte, existem atualmente no estado duzentas e seis empresas,

onde cento e cinqüenta e quatro estão em atividade, distribuídas em cinqüenta

e três municípios. Essas cerâmicas em atividade consomem mensalmente

173.925 mil toneladas de argila, 106.497 metros cúbicos de lenha e 2.500.000

mil quilowatts de energia elétrica. A produção gira em torno de 82.799 milhões

de peças1.

A cerâmica vermelha produzida atualmente no Estado utiliza processos

tradicionais, tendo a queima da lenha como a principal fonte de calor,

aumentando o desmatamento e contribuindo para o processo de degradação

ambiental da região. A substituição da lenha por um combustível alternativo,

limpo de baixo impacto ambiental e abundante no estado como nova fonte

energética para a indústria cerâmica, vem ao encontro dessa legítima

preocupação ambiental, trazendo como benefícios adicionais uma redução dos

custos e uma melhoria da qualidade do produto final2,3,4.

Neste sentido o presente trabalho desenvolve um estudo sobre a

viabilidade técnica de conversão de cerâmicas do Rio Grande do Norte para

gás natural como substituto da lenha. Os resultados são avaliados através dos

ensaios características visuais e geométricas, desvio em relação ao esquadro,

determinação da planeza das faces, determinação da absorção de água e teste

de resistência à compressão.

MATERIAIS E MÉTODOS

Através de questionários enviados via fax para trinta cerâmicas

cadastradas no sindicato dos ceramistas, foi traçado um perfil da indústria

ceramista do Rio Grande do Norte.


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A amostragem de trabalho foi obtida através da retirada de vinte e quatro

amostras de tijolos cerâmicos de oito furos medindo 10cmx20cmx20cm

queimados a gás natural e vinte amostras de tijolos cerâmicos de oito furos

medindo 8cmx18cmx18cm queimados no modo tradicional (forno a lenha) em

uma empresa de cerâmica localizada no município de Ielmo Marinho/RN, onde

nela são fabricados produtos cerâmicos queimados a lenha em forno modelo

Hoffmann e a gás natural utilizando o forno tipo Túnel.

No laboratório de Engenharia Civil da Universidade Potiguar - UnP foram

realizados os seguintes ensaios:

Características visuais – Norma ABNT NBR 7171;

Características geométricas – Norma ABNT NBR 7171;

Desvio em relação ao esquadro – Norma ABNT NBR 7171;

Determinação da planeza das faces – Norma ABNT NBR 7171;

Determinação da absorção de água – Norma ABNT NBR 8947 e

Teste de Resistência à compressão – Norma ABNT NBR 6461.

A partir desses resultados foram realizadas comparações qualitativas

entre as amostras queimadas a lenha e a gás natural, como também uma

análise dos custos de implantação do gás natural.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Foi observado que as empresas do Estado do Rio Grande do Norte são

formadas por entes familiares, estando no mercado entre cinco e dez anos,

seus empregados são formados de pessoas que moram perto da localidade da

cerâmica (trabalhadores rurais) e já são conhecidas dos proprietários, não

tendo nenhuma qualificação, nem especialização; desconhecendo as normas

técnicas e os poucos que as conhecem não as utilizam. A lenha mais utilizada

é do tipo Algaroba ou Jurema (também conhecida como Nativa) escassa na

região, sendo a maioria comprada em outras localidades por não existir mais

nas redondezas devido ao excessivo desmatamento.

Com informações conseguidas na Potigás foi descoberto que já existem

algumas cerâmicas utilizando gás natural no nosso Estado, e com base nesta

informação foi escolhida para a visita técnica a cerâmica localizada no


1836

município de Ielmo Marinho-RN, pois a mesma trabalha com os dois tipos de

combustíveis: lenha e gás natural.

Nesta empresa para a implantação do ramal de gás natural foi realizado

um estudo prévio de viabilidade técnico-econômica. Para a realização do

fornecimento elaborou-se uma prévia aprovação do projeto pela Potigás.

A seguir são descritos os resultados dos ensaios comparativos entre

lenha e gás natural.

Características Visuais

A tabela I, apresenta os resultados das características visuais das

amostras analisadas.

Tabela I: Comparativo das características visuais dos corpos-de-prova

queimados a lenha e a gás natural

CARACTERÍSTICAS VISUAIS COMBUSTÍVEL (%)

LENHA GÁS NATURAL UNIFORMIDADE DA COR 45% 58,33%

TRINCAS 35% 50% FISSURAS 65% 50%

DEFORMAÇÕES 80% 91,67%

Pelos valores obtidos na tabela I, o gás natural apresentou melhores

resultados para os parâmetros de uniformidade da cor, e uma maior quantidade

de deformações, a lenha obteve maior percentual de trincas e fissuras.

Portando do ponto de vista desses parâmetros, tanto o gás natural como a

lenha apresentou características visuais semelhantes. As trincas e fissuras

encontradas, são devido a uma não linearidade na queima a lenha, pois a

mesma é realizada sem controle térmico apenas a olho nu pelo funcionário que

possui maior tempo na empresa. As deformações encontradas tanto na queima

a gás natural como a lenha, ocorreram devido as operações manuais

inadequadas.


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Características geométricas

A tabela II apresenta os resultados comparativos das características

geométricas entre a lenha e o gás natural.

Tabela II: Comparativo das características geométricas entre a lenha e o gás natural

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS COMBUSTÍVEL (mm) TOLERÂNCIA 01 TOLERÂNCIA 02

LENHA GÁS NATURAL LARGURA (L) 89,20 91,69 87,00 93,00 ALTURA (H) 187,80 183,67 187,00 193,00

COMPRIMENTO (C) 189,30 183,50 187,00 193,00

Neste ensaio o gás natural se encontrou dentro dos limites da tolerância

somente em uma dimensão (largura), enquanto a lenha se encontra dentro do

limites de tolerância nas três dimensões (largura, altura e comprimentos).

Tendo portando a lenha uma melhor característica geométrica que o gás

natural.

Determinação da relação ao esquadro

Na tabela III, é mostrado o comparativo da relação ao desvio ao esquadro

nas amostras queimadas a lenha e a gás natural.

Tabela III: Comparativo da relação do desvio ao esquadro entre corpos-de-prova queimados a lenha e a gás natural

NORMA 3,00 mm MÉDIA LENHA 2,04 mm MÉDIA GÁS NATURAL 4,96 mm

De acordo com os resultados da tabela III, pode-se observar que a lenha

se encontra dentro do limite da norma, enquanto o gás natural ultrapassou o

valor limite da norma que é de três milímetros, devido a não linearidade dos

tijolos.


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Determinação da planeza das faces

Na tabela IV, é demonstrado o comparativo da planeza das faces entre

amostras queimadas a lenha e a gás natural.

Tabela IV: Comparativo da planeza das faces entre a lenha e o gás natural

NORMA 3,00 mm MÉDIA LENHA 0,31 mm MÉDIA GAS NATURAL 1,71 mm

Os valores obtidos acima demonstram que os dois combustíveis atendem

o valor estabelecido nessa norma. Estando então, a lenha e o gás natural

dentro da norma.

Determinação da absorção d’água

Na tabela V, mostra os resultados do comparativo da absorção d’água

entre amostras queimadas a lenha e a gás natural.

Tabela V: Comparativo da absorção d’água entre corpos-de-prova queimados a lenha e a gás natural

NORMA 13,00 % MÉDIA LENHA 13,14 % MÉDIA GAS NATURAL 13,28 %

Esses valores apesar de estar um pouco acima do valor da norma (13%),

não apresentaram diferenças significativas entre um tipo e outro de

combustível.

Verificação da resistência à compressão

A tabela VI, demonstra a análise comparativa do teste de Resistência à

compressão entre tijolos queimados a lenha e a gás natural.


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Tabela VI: Comparativo da resistência à compressão dos corpos-de-prova queimados a lenha e a gás natural

TIPO A 1,5 MPa TIPO B 2,5 MPa

MÉDIA LENHA 1,97 MPa MÉDIA GÁS NATURAL 4,56 MPa

Os resultados mostram que a média dos tijolos queimados a lenha

ultrapassaram somente a compressão mínima (tipo A) estabelecida pela

norma, enquanto o gás natural conseguiu ultrapassar as duas resistências (tipo

A e B) estabelecidas pela norma, com um limite de distância relativamente

alto. Isto se deve a um controle melhor da queima no forno a gás, gerando um

produto de melhor resistência.

COMPARATIVO DE CUSTOS ENTRE A LENHA E O GÁS NATURAL Fornos a lenha – Tipo Hoffmann

Gasto diário com lenha para produção de 16.000 tijolos

Para um consumo de lenha igual a 48 metros cúbicos

R$ 10,00 x 48 m³ = R$ 480,00 (quatrocentos e oitenta reais)

Fornos a gás natural – Tipo Túnel

Gasto diário com GN para produção de 16.000 tijolos

Para um consumo igual a 2.000 metros cúbicos/dia

R$ 0,2775/m³ x 2.000 m³ = R$ 555,00 (quinhentos e cinquenta e cinco

reais).

Então, com isso pode-se observar que a diferença de gasto entre o

combustível lenha e o gás natural é de setenta e cinco reais. Porém, incluindo-

se no cálculo do forno a lenha, os gastos com mão-de-obra operacional,

abastecimento, limpeza e licença do IBAMA, etc tem-se aproximadamente os

mesmos custos.


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ANÁLISE DO GASTO DE ENERGIA EM FORNOS A LENHA E A GÁS

NATURAL

Dados dos fornos

Capacidade média por fornada: 16.000 tijolos

Peso médio do tijolo: 2,10 kg (após a queima)

Peso aproximadamente da carga (tijolo): 16.000 x 2,10 = 33.600 kg

Consumo médio de lenha: 48,00 m³

Consumo médio de gás natural: 2.000 m³

Forno a lenha – Tipo Hofmann

1m³ lenha = 340 kg

Poder calorífico (médio) da lenha = 2.527,20 kcal/kg lenha

Consumo médio de lenha para produção de 16.000 tijolos:

48,0 m³ x 340 kg lenha/m³ = 16.320 kg lenha

Consumo de energia por fornada:

16.320 kg lenha x 2.527,20 kcal/kg lenha = 41.243.904 kcal

Consumo de energia por kg de produto:

41.243.904 kcal/ 33.600 kg produto = 1227,50 kcal/kg produto

Forno a gás natural – Tipo Túnel

Poder calorífico do gás natural: 9.400 kcal/m³ (20º C e 1atm)

Consumo de energia por fornada:

2.000 m³ x 9.400 kcal/m³ = 18.800.000 kcal gás natural

Consumo de energia por kg de produto:

18.800.000 kcal/ 33.600 kg produto = 559,52 kcal/kg produto

Comparando-se os valores entre os dois tipos de fornos, observa-se que o

consumo energético foi cerca de 55% mais baixo por kg de produto no forno a

gás natural. Isso deve se a um melhor controle de combustão (possibilitando

uma queima completa).


1841

COMCLUSÕES

A partir desses resultados, conseguiu-se validar um grande número de

vantagens da utilização do sistema a gás natural, que podem ajudar no

desenvolvimento de processos de conversão de fornos.

A exploração do gás natural no Rio Grande do Norte certamente marcou

uma nova fase na economia, mas ainda estando longe de atingir o esperado.

Mesmo longe estamos em avanço, pois se tem a aprovação do projeto do

gasoduto Assú-Seridó que irá beneficiar todas as indústrias do vale do Assú e

da região do Seridó, atraindo assim, novas indústrias bem como

desenvolvendo as existentes.

Com relação aos ensaios laboratoriais foi visto que, nas características

visuais o problema mais encontrado foi nas deformações, estas são devidas às

operações manuais quando o produto sai do moldador ainda mole. Foi

observado que nos tijolos queimados a gás natural houve uma melhor

uniformidade da cor, devido a uma combustão eficiente e controlada.

Apesar do gás natural não ter se sobressaído em relação a lenha foi

notória que o desperdício nesse tipo de forno gerando produtos defeituosos,

mal queimados, ou queimados demais é muito inferior no forno a gás natural.

Baseado nisso, é sugerido que as cerâmicas possuam um pequeno

laboratório de campo para acompanhamento e análise da argila, o que

permitirá uma melhor avaliação da curva de queima, como também uma

conseqüente otimização no consumo de gás natural.

Em relação aos gastos com cada tipo de combustível, foi observado que

os dois tipos de combustíveis possuem praticamente os mesmos valores

levando-se em consideração todos os processamentos realizados com a lenha.

No gasto energético a lenha obteve um percentual de 45% de desperdício

comparando-se ao gás natural, devido a sua queima inconstante e sem

controle, além de causar fonte impacto ambiental na região da caatinga.


1842

VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DO GÁS NATURAL

Ressalta-se os seguintes pontos:

Redução da mão-de-obra empregada na queima;

Cor do material queimado mais consistente;

Redução acentuada nos custos de manutenção;

Combustível sempre a disposição e com a mesma qualidade;

Melhores condições no controle da queima, permitindo na maioria das

vezes um melhor produto final;

Produto final com maior resistência mecânica;

Menor uso de espaço, menor investimento em armazenamento;

Pagamento após consumo;

Combustão mais limpa (não emissão de cinzas);

Rápida dispersão em caso de vazamentos (densidade menor que o ar) e

Redução da desertificação.

PONTOS NEGATIVOS DA UTILIZAÇÃO DO GÁS NATURAL

Para a implantação do gás natural em vários setores é preciso que

existam políticas públicas direcionadas para ampliar a infra-estrutura e o

subsídio a setores como o de padarias, shopping centers, supermercados,

hotéis, restaurantes, hospitais e outros inúmeros prestadores de serviços

essenciais, fazendo com que se gerem mais empregos e distribua melhor a

renda. Certamente, o uso pleno do gás natural no estado trará uma melhor

qualidade de vida para a população.

No caso das cerâmicas tradicionais, exige dos governantes municipais e

estaduais políticas que apóiem esses setores no sentido de criar infra-estrutura

para receber combustível, como a construção de gasodutos, treinamento de

recursos humanos especializado para gás natural, bem como programas de

incentivo permitindo então que o gás natural chegue a se concretizar como um

combustível alternativo.

Com isso pode-se destacar os seguintes pontos negativos:

Falta de incentivo por parte dos governantes na criação de infra-

estrutura e apoio financeiro para implantação do gás natural;


1843

Falta de órgãos que capacitem profissionais para o mercado de trabalho

do gás natural;

Não cumprimento das normas por parte dos convertedores, devido à

falta de conhecimento e instrução no assunto e;

Falta de fiscalização dos órgãos competentes na parte de segurança

nas indústrias convertidas, por falta de conhecimento.

Pode-se concluir então que incentivos adequados por parte dos órgãos

responsáveis, dando subsídios para a conversão das cerâmicas tradicionais

que utilizam lenha para gás natural, além de ser economicamente viável estaria

reduzindo o impacto ambiental, pois trabalharia com um combustível limpo,

abundante no Estado e ecologicamente correto. Estaria também avançando na

modernização do setor ceramista, através da capacitação de funcionários,

produtos cerâmicos de melhor qualidade e aproveitamento de um recurso

natural disponível e mais barato.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq, pelo financiamento e cooperação para a realização desta

pesquisa, ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos

Materiais – PPGCEM e UnP – Universidade Potiguar do Rio Grande do Norte.

REFERÊNCIAS

1. Sindicato dos ceramistas (2005): http:/www.sindiceramica.com.br

2. NÉRI, Judas Tadeu da C. F., SILVA, Wellington P. da, SANTOS, Zanoni T. S. dos, MEDEIROS, Gilson G. de. Conversão de fornos cerâmicos para gás natural: A experiência do CTGás no Rio Grande do Norte. Natal: 2000.

3. SANTOS, Edmilson Montino dos, ZAMALOA, Gerido Dondero, FAFÁ, Murilo Tadeu Werneck. Gás Natural: Estratégias para uma energia nova no Brasil. São Paulo: 2002.

4.ABREU, Percy Louzada, MARTINEZ, José Antonio. Gás natural: combustível do novo milênio. Porto Alegre: 1999.


1844

VIABILITY TECHNIQUE OF CERAMICS CONVERSION OF THE GREAT RIVER OF THE NORTH FOR NATURAL GAS

ABSTRACT

The segment of red ceramics is considered most traditional of the Brazilian

ceramic sector, and with the processes most rudimentary. In recent years, the

technological innovations had resulted in a diversification of products,

magnifying of its markets and an innovation of the concepts of the possible use

of a new fuel: the natural gas that possesss a versatility and low cost as clean

and ecological correct power plant. This work presents resulted of the

comparison between samples of ceramic bricks with eight burnt punctures the

natural gas and samples of bricks eight punctures with burnt dimensions the

firewood, where the following assays had been carried through: visual,

characteristic characteristics geometric, shunting line in relation to esquadro

determination of the plan of the faces, determination of the water absorption

and verification of compressive strength using themselves as references the

Brazilian Norms, trancing through the results a profile of the advantages and

disadvantages of each fuel.

Key-words: Ceramic brick, assays, natural gas.


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