Baixe Tempo de Secagem de Moldes de Gesso na Dexco: Um Estudo de Caso e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity!
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO
COORDENAÇÃO GERAL DOS CURSOS DE GRADUAÇÃO
INFLUÊNCIA DO TEMPO DE SECAGEM EM MOLDES DE GESSO PARA A
PRODUÇÃO DE LOUÇAS SANITÁRIAS.
EQUIPE DE ALUNOS:
David Castro Henrique Fraga Jair Dantas Julia Souza Larissa Nascimento Maria Cecilia Vitorino Ricardo Lucena PROFESSOR: Marcos Ghislandi
Relatório Final, referente ao período de Outubro/2024 a Março/2025, apresentado à Universidade Federal Rural de Pernambuco – Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, como parte das exigências da disciplina de Tópicos de Engenharia de Materiais 4.
CABO DE SANTO AGOSTINHO
MARÇO/
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO
COORDENAÇÃO GERAL DOS CURSOS DE GRADUAÇÃO
RESUMO
O gesso é amplamente utilizado na construção civil, especialmente na indústria cerâmica, sendo essencial na fabricação de moldes para a colagem de barbotina. A vida útil desses moldes está diretamente relacionada a diversos fatores, como as condições de uso, a metodologia de fabricação, e alguns parâmetros do processo, como temperatura, velocidade, tempo de pega, secagem, entre outros. Compreender as propriedades e características do gesso é fundamental para otimizar sua aplicação e melhorar a eficiência dos processos industriais. Este projeto tem como objetivo analisar a influência do tempo de secagem de moldes de gesso utilizados na produção de louças sanitárias na empresa Dexco. Atualmente, o processo de secagem, em estufa, da empresa dura 72 horas, o que resulta em uma longa ocupação do equipamento e elevado consumo de energia. Foram testadas alternativas para reduzir esse tempo na estufa ou à temperatura ambiente, garantindo que os moldes mantivessem suas propriedades mecânicas ideais. Para isso, os corpos de prova foram preparados e submetidos a diferentes condições de secagem e analisados por meio de cálculos de perda de massa. Embora não tenha sido possível realizar os testes mecânicos devido a indisponibilidade do equipamento, a caracterização dos corpos de provas foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitindo a análise microestrutural do material.
Palavras-chave : Moldes de Gesso, secagem, propriedades.
1.. INTRODUÇÃO
O gesso é um dos principais materiais utilizados na construção civil. Segundo dados publicados pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) em seu Sumário Mineral (Departamento Nacional de Produção Mineral, 2015), a produção mundial de gipsita – um dos minerais constituintes do gesso – em 2014 foi igual a 246 milhões de toneladas (Mt). O Brasil é o maior produtor da América do Sul e o 13° do mundo, com aproximadamente 3,4 Mt em 2014. O estado de Pernambuco é responsável pela maior produção brasileira, sendo que em 2014, o estado produziu 84,3 % do total de gipsita produzida no país. É amplamente utilizado pela humanidade, especialmente na construção civil e na indústria cerâmica, devido às suas propriedades físicas e mecânicas, tais como: endurecimento rápido, propriedades, boa aderência aos substratos, ausência de retração por secagem e excelente acabamento superficial. Além destas vantagens podem destacar-se também as excelentes propriedades térmicas e acústicas, bem como a resistência ao fogo (Oliveira, 2009). Produzido a partir do mineral gipsita (sulfato de cálcio dihidratado – CaSO4·2H2O), o gesso passa por um processo de calcinação que, ao ser submetido a altas temperaturas, transforma a gipsita em hemi-hidratado (CaSO4·0,5H2O), que é a forma mais comum utilizada na fabricação de diversos produtos, como placas, blocos, elementos decorativos e pré-moldados. (GARTNER, 2009; JOHN; CINCOTTO, 2007; YU; BROUWERS, 2012). Este projeto tem como objetivo analisar o impacto do tempo de secagem no processo de fabricação de moldes de gesso utilizados na produção de louças sanitárias na empresa Dexco. O processo atual de secagem em estufa leva 72 horas. O estudo propõe investigar métodos alternativos de secagem, como a secagem em estufas com tempos reduzidos ou à temperatura ambiente, proporcionando soluções que aprimorem a eficiência do processo produtivo.
2.. OBJETIVOS
❖ Objetivo Geral Explorar o tempo de cura dos moldes de gesso, tanto por secagem ao ar livre quanto em estufa, com o intuito de identificar variações nas propriedades mecânicas e morfológicas, além de oportunidades de redução de custos no processo de fabricação.
❖ Objetivos Específicos ➢ Identificar as fases do processo de cura em moldes de gesso, e como eles afetam diretamente nas propriedades mecânicas do molde; ➢ Analisar as variações nas propriedades mecânicas em função dos diferentes tempos de cura, e ambiente de secagem; ➢ Comparar os custos operacionais associados a diferentes tempos de cura; ➢ Propor melhorias no processo de cura visando a padronização e a otimização do ciclo produtivo; ➢ Elaborar um protocolo técnico que oriente o tempo de cura ideal para maximizar a qualidade e reduzir os custos de produção.
abrigando o Arranjo Produtivo Local (APL) do setor (MORAIS, 2015). O processamento do gesso natural a partir da rocha gipsita ocorre em quatro etapas fundamentais: extração da rocha gipsita, preparo da matéria-prima, calcinação e seleção que serão descritas a seguir.
A primeira fase corresponde à extração, momento em que se obtém o gipso, uma rocha sedimentar composta por gipsita (CaSO4.2H2O), anidrita (CaSO4) e impurezas, conforme detalhado por Silva (2018). Segundo a autora, após essa etapa, a gipsita passa pelo processo de beneficiamento, que envolve britagem, moagem, secagem e acondicionamento. Em seguida, ocorre a terceira etapa, denominada calcinação, onde a gipsita é submetida a um processo térmico de desidratação. Durante a calcinação, 3/4 da água de cristalização são eliminados, resultando, principalmente, na conversão da gipsita em sulfato de calcio hemihidratado (CaSO4.0,5H2O). Esse material, ao ser misturado com água, pode ser moldado e trabalhado antes de endurecer e adquirir a estrutura estável reidratada (BALTAR, BASTOS e DA LUZ, 2005). Lopes (2012) explica que a água de cristalização não se perde no processo de secagem, mas é liberada quando o material hidratado é submetido ao aquecimento.
Por fim, ocorre a etapa de seleção, na qual o material obtido da calcinação é moído, classificado e separado conforme sua aplicação final, segundo Costa (2013).
3.3. O produto: gesso
O gesso em pó, derivado da rocha gipsita, é constituído principalmente por sulfato de calcio hemihidratado (CaSO4.0,5H2O). A quantidade de moléculas de água de cristalização pode variar entre 0,15 e 0,66, com um valor típico de 0,5, dependendo da temperatura e pressão do processo (e até das condições de armazenamento) a que cada partícula foi submetida, o que justifica a denominação de hemi-hidratado (JOHN e CINCOTTO, 2007). Entretanto, conforme destacado por Pinheiro (2011), John e Cincotto (2007) e Peres, Benachour e Santos (2001), esse material também pode conter diferentes fases de sulfato, incluindo: anidrita III ou solúvel (CaSO4.εH2O), presente no gesso β de fundição; anidrita II ou insolúvel (CaSO4), encontrada no gesso β de revestimento; anidrita I (CaSO4) e sulfato de cálcio di-hidratado ou gipsita (CaSO4.2H2O), formados em distintas faixas de temperatura. As características do gesso em função da temperatura de aquecimento da rocha gipsita podem ser observadas no quadro 01.
Quadro 01. Esquema de composição do gesso Temperatura de aquecimento (°C) Fórmula^
Estrutura cristalina Designações correntes < 40 CaSO 4 .2H 2 O Monoclínica Sulfato de cálcio diidratado (gipsita) 120 – 180 (atmosfera seca) CaSO^4 .0,5H^2 O^ Romboédrica^
Sulfato de cálcio hemi- hidratado β (Gesso β) 80 – 120 (atmosfera sob pressão) CaSO^4 .0,5H^2 O^ Romboédrica^
Sulfato de cálcio hemi- hidratado α (Gesso α)
290 (via seca ou úmida) CaSO^4 .εH^2 O^ Hexagonal^ Anidrita III (Anidrita solúvel) < 500 500 - 700 CaSO^4 Ortorrômbica^ Anidrita II (Anidrita insolúvel) Fonte: Adaptado de Abreu (2005) Carlos, Nóbrega e Souza (2017) ressaltam que o gesso é um aglomerante aéreo e reciclável com diversas aplicações, sendo amplamente utilizado na construção civil, em revestimentos, rebaixamentos, divisórias e blocos. Segundo Abitante e Lisboa (2017), os aglomerantes aéreos são materiais que mantêm suas propriedades e endurecem apenas na presença de ar e CO2. Os autores também apontam que um fator essencial desse material é o tempo necessário para seu endurecimento, conhecido como tempo de pega, que impacta diretamente sua resistência.
Além do tempo de pega, o gesso possui outras propriedades essenciais, conforme descrito por Peres, Benachour e Santos (2001):
● Comportamento frente ao fogo : tem a capacidade de retardar a propagação das chamas e estabilizar a temperatura por determinado período, sendo um material incombustível. ● Isolamento acústico : contribui para a melhoria da sonorização dos ambientes. ● Isolamento térmico : proporciona um aumento significativo no isolamento térmico das paredes devido ao seu baixo coeficiente de condutividade térmica. ● Hidroatividade : definida por Pinheiro (2011) como a “capacidade de absorver e liberar o excesso de umidade do ambiente, fator que deve ser considerado na avaliação do desempenho do material”.
O gesso em pó, obtido por meio dos processos mencionados anteriormente, é aplicado na prática a partir de uma mistura gradativa com água. A relação entre água e gesso é um fator
cristais em forma de agulhas, que se entrelaçam e precipitam;
- A água deixa de estar fisicamente ligada ao hemi-hidratado e passa a se combinar quimicamente, originando os cristais de di-hidratado (CaSO4.2H2O).
O comportamento de hidratação do gesso também pode ser analisado por meio de suas curvas calorimétricas, que geralmente apresentam três estágios, representados no gráfico 1 e descritos a seguir.
Figura 1. Curva de hidratação do gesso
Fonte: Adaptado de Silva (2018) Segundo Andrade et al. (2014), os estágios demonstrados no gráfico 01 podem ser explicados da seguinte forma:
- Ocorre uma leve hidratação inicial, seguida pelo período de indução, no qual se inicia a organização do arranjo cristalino. O final dessa etapa marca o início da pega, momento em que a taxa de elevação da temperatura ultrapassa 0,1°C/min;
- Caracteriza-se pela aceleração do aumento de temperatura. Durante essa fase, a pasta de gesso mantém sua trabalhabilidade. O término dessa etapa corresponde ao final da pega;
- Atinge-se a temperatura máxima, seguida de uma queda gradual, indicando o endurecimento final do gesso.
3.5. Tempo de pega
O tempo de pega é o intervalo de tempo que um material, como cimento, gesso ou resina, leva para começar a endurecer após a mistura com água ou outro agente ativador. No gesso, ocorre em 3 estágios: Tempo de mistura: Período em que o pó é misturado com a água; Tempo de pega inicial: Começa logo após a mistura, quando a pasta de gesso perde fluidez e inicia o endurecimento. Nesta fase o gesso ainda pode ser modelado; Tempo de pega final: O gesso atinge sua rigidez máxima e não pode mais ser moldado (COSTA, 2022). Trabalhabilidade da pasta de gesso É a facilidade com que a mistura de gesso e água pode ser manipulada, moldada e aplicada antes do endurecimento. Fatores que influenciam: Proporção água/gesso; Tempo de mistura; Temperatura da água; Aditivos e retardadores; Tipo de gesso. Normas Regulamentadoras Brasileiras (NBRs) As normas regulamentadoras NBR 12129 (ABNT, 2019) e NBR 13207 (ABNT, 2017) foram utilizadas como base, sendo a NBR 12129 a descrição de como devem ser realizados os testes de desempenho mecânico no gesso em seu estado endurecido e a NBR 13207 estabelece os requisitos para caracterização e inspeção do gesso.
5. RESULTADOS
5.1. Perda de massa
Foram medidas a perda de massa dos moldes produzidos durante os dias de secagem, a tabela 1 sumariza a massa dos corpos de prova desde o processo de fabricação, até o fim do processo de secagem nos dois ambientes estudados. Quadro 2: Dados obtidos em função do tempo de secagem dos corpos de prova ao decorres da secagem ao ar livre e em estufa. Tempo de Secagem Massa Inicial (g) Massa Final (g) Mf Percentual (%) Perda de água(g) 1D 223,165 193,782 86,83% 29, 2D 221,42 185,395 83,73% 36, 3D 215,451 174,335 80,92% 41, 5D 217,32 171,736 79,02% 45, Tempo de Secagem Massa Inicial (g) Massa Final (g) Mf Percentual (%) Perda de água(g) 1D (Estufa) 220,955 190,522 86,23% 30, 2D (Estufa) 215,597 184,203 85,44% 31, 3D (Estufa) 220,671 170,599 77,31% 50, 5D (Estufa) 216,465 169,694 76,90% 46, Fonte: Autor Analisando a curva de secagem dos dois materiais em relação a sua Mf percentual, notasse que a curva para as amostras secas em estufas tem um grau de velocidade maior quando comparada às amostras secas ao ar livre. As curvas das duas formas de secagem estão demonstradas na figura 2: Figura 2. Curvas de Mf percentual X Dias de secagem
Fonte: Autor
5.2. Superfície
As superfícies dos corpos de prova apresentaram pequenas formações de bolhas, decorrentes do método de produção adotado. A ausência de uma etapa de vácuo durante a fabricação dos moldes impediu a remoção dessas bolhas superficiais. Tais defeitos podem comprometer o desempenho mecânico do material, pois atuam como pontos concentradores de tensão, reduzindo sua resistência mecânica. Portanto, é fundamental adotar métodos que eliminem essas imperfeições. A Figura 1 ilustra os defeitos observados em alguns dos corpos de prova produzidos.
Figura 3. Poros encontrados na superfície dos moldes.
Fonte: Autor
5.3. Microscopia Eletrônica de Varredura
Imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram possíveis
Cronograma de Projeto Tarefas 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 10º 11º 12º 13º 14º Reuniões (^) X X X X X X X X x x x x Produção dos corpos de prova x^ x^ x^ x Ensaios mecânicos x^ x Caracterização (^) x Apresentação plano de projeto X Apresentação Parcial X Apresentação Final x Criação do Canvas X^ x Criação Slide (^) X X X X X x Relatório Parcial X X X X X Relatório Final (^) x x x
7. CONCLUSÃO
Por fim, conclui-se que o ambiente de secagem desempenha um papel fundamental no comportamento dos moldes de gesso, influenciando diretamente suas propriedades morfológicas e mecânicas. Os resultados indicaram que o tempo médio para a secagem total dos moldes foi de aproximadamente três dias quando submetidos à estufa e de cinco dias quando deixados para secagem ao ar livre. Como esperado, a secagem em estufa proporcionou um maior grau de remoção da umidade, acelerando o processo e possivelmente reduzindo variações estruturais no material.
Além disso, as imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura sugerem que diferentes condições de secagem podem ocasionar variações na morfologia do gesso, o que pode impactar sua resistência e outras propriedades mecânicas. Essas observações ressaltam a necessidade de um controle rigoroso do ambiente de secagem, especialmente em aplicações onde a uniformidade estrutural e o desempenho mecânico são críticos. Estudos futuros podem explorar com maior profundidade os efeitos dessas variações e suas implicações para diferentes usos do material.
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