Autor: Acervir

por Eng.ª Marisa Almeida, Eng.º Artur Serrano e Eng.º Pedro Frade, da Unidade de Energia e Ambiente do Centra Tecnológico da Cerâmica e do Vidro

1.   INTRODUÇÃO

As questões da qualidade, energia e ambiente assumem-se hoje como pilares da sustentabilidade e consequente competitividade do tecido industrial, não fugindo a regra a industria cerâmica.

No que respeita a industria cerâmica, e particularmente ao subsector da cerâmica estrutural (fabrico de telhas, tijolos e abobadilhas), a questão energética assume uma importância primordial, já que e uma industria consumidora intensiva, utilizando a energia sob a forma primaria principalmente para os processos térmicos a alta temperatura dos materiais – cozedura. O tipo de combustível utilizado influencia não só o rendimento energético, mas também as emissões atmosféricas correspondentes.

No subsector da cerâmica estrutural, a factura energética representa cerca de 17 a 30% dos custos da produção dependendo do tipo produto, segundo dados da CeramUnie (Federação Europeia da Industria Cerâmica) e do CTCV (Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro).

Nos últimos tempos, tem sido polemica a reconversão energética de algumas empresas cerâmicas de produção de tijolos e abobadilhas, especialmente da Região Centro, para coque de petróleo, como resposta a uma diminuição de custos da sua factura energética.

A referida polemica situa-se ao nível do mercado (concorrencial), legal e ambiental, e tem sido alvo de constantes interpelações pela comunicação social.

Com este artigo pretende-se contribuir para a clarificação de algumas questões como a composição do coque de petróleo, as emissões tipicas da sua

combustão e as melhores técnicas de depuração dos gases de combustão.

 

2.   DEFINIÇÃO DO COQUE DE PETROLEO

O coque de petróleo (“petroleum coke” ou “petcoke”) e um combustível fóssil sólido, derivado do petróleo, de cor negra e forma aproximadamente granular ou tipo “agulha”, e que se obtém como subproduto aquando da destilação do petróleo (no fundo da coluna de destilação), num processo designado “cracking” térmico (ver a Figura 1), Este produto representa cerca de 5% a 10% do petróleo total que entra na refinaria.

Basicamente e como se fosse um carvão, mas ao qual foi retirada a matéria volátil, para se obter um coque. As suas características como combustível advém da sua fácil libertação de energia térmica no processo de combustão.

O coque de petróleo existe nas seguintes formas básicas (Concawe, 1993′);

• “green coke”-primeiro produto obtido do processo semi-continuo e que contem uma quantidade significativa de hidrocarbonetos – cerca de 15% e incluem os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAH);
• “calcined coke” – produto derivado do “green coke” ao qual foram retirados os hidrocarbonetos por acção do calor (temperaturas superiores a 1.200 ºC) em condições redutoras, sendo que a sua constituição física e tipo pó;
• “fluid coke” – produto obtido num processo continuo utilizando o leito fluidizado, sendo que este tipo de coque também contém menos voláteis que o “green coke” e uma granulometria, em regra, inferior a 6 mm;
• “flexicoke” – produto também obtido num processo continuo utilizando o leito fluidizado, mas cuja maioria do coque e gaseificado com vista a obter um gás de baixo poder calorifico na própria refinaria, sendo de referir que este coque e semelhante ao”fluid coke”, mas com um teor de voláteis ainda inferior e com granulometria ainda mais fina.

 

3.   PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO COQUE DE PETROLEO A NÍVEL MUNDIAL

3.1         – Dados a Nível Geral

Segundo dados de diversas fontes bibliográficas (Roskill, 2003), a produção de coque de petróleo aumentou cerca de 4% desde 1991, onde a produção

cifrava-se nas 83 Mton, e poderá atingir as 88 Mton em 2005. Os maiores aumentos em termos produtivos foram registados nos países asiáticos, seguidos da América do Norte e Europa.

Os Estados Unidos da América são os maiores produtores mundiais de coque de petróleo (cerca de 70% da produção mundial). De um modo genérico, cerca de 75% do coque é utilizada como combustível. Na América cerca de 90% do coque é utilizado no sector energético em centrais termoeléctricas.

Função das propriedades do coque, para alem da sua utilização como combustível, a produção de eléctrodos de carbono e grafite é outra das grandes finalidades do coque (“calcined coke”), para posterior utilização na fusão do alumínio e na produção do aço, respectivamente.

Das varias utilizações do coque de petróleo como combustível destaca-se o uso na cogeracao em refinarias para a produção de electricidade, uso nas

cimenteiras, uso nas centrais termoeléctricas, O coque pode ainda ser utilizado na produção de dióxido de titânio, industria do cloro-alcall, algumas aplicações eléctricas, uso como carbonetos, coquerias e fundições.

Em termos de consumo, o Japão é dado como o maior importador mundial e na Europa países como Itália e Turquia constituem o maior mercado do

coque (principalmente como combustível para a industria cimenteira).

Alguns estudos apontam também para a utilização de coque de petróleo em fabricas de cimento e instalações de cogeracao nos Estados Unidos da

América (Rohan Fernando, 2001).

Também em Itália o uso de coque como combustível para a industria foi regulado pelo Decreto-Lei n° 22, de 7 de Marco de 2002 (publicado na Gazzetta Ufficiale n.° 57, del 8 Marzo 2002), porém com algumas restrições.

Em Itália este combustível esta a ser utilizado num complexo petroquímico _ central de produção de energia eléctrica _ que possui sistema de desulrurizacao e desnitrificação para tratamento dos efluentes gasosos, processos de tratamento descritos como melhores técnicas disponíveis para este sector industrial a utilizar este combustível.

Também no Chile o coque de petróleo e utilizado há mais de 20 anos, tendo sido as cimentarias as primeiras utilizadoras, Em 1999 ocorreu uma grande contestação e aplicação de coimas por questões ambientais.

Não foi encontrada bibliografia relevante sobre a utilização de coque de petróleo neste sector industrial (cerâmica de construção), sabendo-se porem

que este combustível e utilizado nesta industria, em países como Espanha, Grécia, países do Leste da Europa, Turquia, Albânia, etc.

Em Portugal, e conforme já referido, o coque de petróleo é utilizado pelas cimenteiras e assiste-se agora à reconversão de algumas cerâmicas para o

coque de petróleo, de um modo parcial (para alem da utilização majoritária de coque de petróleo, cerca de 80%, os restantes 20% são garantidos por outros combustíveis como o gás natural, fuelóleo ou gases de petróleo liquefeitos _ GPL _ principalmente para melhor garantia de eliminação de inqueimados após a zona de combustão).

     3.2 – Utilização na Indústria Cerâmica

A utilização de coque na industria cerâmica pressupõe a instalação de pré-tratamento ou pré-processamento do combustível (moagem e secagem) e de queimadores adequados.

Vulgarmente esta instalação de pré-processamento é composta por uma tremonha de recepção do coque, tremonha doseadora (ajusta a quantidade de combustível em função das necessidades do forno) e um moinho-secador (ver a figura 2), onde o coque é triturado e aspirado pelo ar quente. O ar utilizado no moinho, é ar retirado da zona de recuperação do forno e introduzido a temperaturas de 150 a 250 °C.

Após moagem e mistura com ar quente da zona de recuperação, é aspirado por um ventilador que o impulsiona através do circuito fechado. De referir que a granulometria é controlada por

peneiro.

No forno – zona de cozedura – estão uma serie de distribuidores pneumáticos que dosificam a entrada do coque (ver a figura 3).

 

4. – TOXICIDADE PARA O AMBIENTE, SAUDE E SEGURANÇA DO COQUE DE PETROLEO

Não foram encontrados estudos publicados na literatura cientifica sobre a toxicidade do coque de petróleo para o meio ambiente, nomeadamente no que se refere a ensaios de lixiviação ou ecotoxicidade deste material. Estudos de lixiviação, utilizando o protocolo da US EPA – TCLP a materiais semelhantes (resíduos do processamento de carvão – “coal gasifler solid waste”), confirmaram que as concentrações das substancias orgânicas e dos metais do eluato são inferiores aos limites estabelecidos pela USEPA.

No que se refere à toxicidade para a saúde e seguranca do homem foi encontrado um relatório realizado pela Concawe, de Outubro de 1993, que resume uma série de estudos relacionados com esta mateira.

Segundo este relatório, não é provável que o coque tenha efeitos em termos de toxicidade aguda ou grave por via oral ou dérmica. Porem, também as experiências realizadas revelaram que o coque de petróleo não é mutagénico.

A exposição humana a ambientes de trabalho com concentrações significativas de poeiras oriundas do processamento de coque de petróleo revelaram irritações de pele, olhos e vias respiratórias. Também não foi possível estabelecer uma relação de causa-efeito entre a exposição ao coque e a ocorrência de cancro.

Figura 1 – Unidade “cracking” termico de coque

Figura 2 – Estação de moagem do coque l secagem (Fonte; SETIMEP)

 

Figura 3 – Rampa de injecção-queimador de coque (Fonte; SETIMEP)

Nos projetos de alvenaria estrutural ou de vedação não se deve permitir a quebra de blocos. Para evitar esta quebra, é necessário que as dimensões arquitetônicas sigam o padrão modular dos blocos, ou seja, tenham medidas múltiplas de dimensão padrão. Desta forma, será possível o ajuste perfeito dos blocos na planta de arquitetura.

A modulação é a parte mais importante do projeto em alvenaria estrutural, pois garante a racionalização da produção e permite alto índice de produtividade. A modulação adequada produz reflexo em praticamente todas as fases do empreendimento, simplificando a execução do projeto, permitindo a padronização de materiais e procedimentos de execução, consequentemente facilitando o controle da produção.

A família de blocos cerâmicos é o conjunto de componentes necessários para a construção das alvenarias e suas amarrações, que tem como característica comum à mesma largura.

As dimensões de fabricação mais comuns para blocos cerâmicos estruturais são as famílias 11,5cm, 14 cm e 19 cm, conforme Tabela 1.

A família mais utilizada é a de 14 cm. Porém esta família de blocos é dividida em duas categorias com comprimento de 29 cm e comprimento de 39 cm.

S os blocos principais, por definição, os mais utilizados na elevação das paredes, que irão definir a “modulação” do projeto. No caso dos blocos cerâmicos se convencionou o comprimento, assim, o módulo a ser utilizado será exatamente a medida do seu comprimento acrescido de 1cm (devido à espessura da junta vertical) dividido por 2, ou, a medida da meia peça da família mais 1cm.

No caso das dimensões do projeto arquitetônico não serem modulares, quanto menor o módulo utilizado mais fácil será o ajuste necessário. Portanto as dimensões múltiplas de 15 cm são as mais adequadas.

Para uma modulação mais racional, devemos utilizar o mínimo de peças especiais possível, porém, algumas peças são importantes para a melhor distribuição das cargas verticais e conseqüentemente o melhor desempenho da alvenaria.

Modulação Horizontal – Primeira Fiada

Sobre a planta baixa já com as medidas modulares, inicia-se a distribuição dos blocos da primeira fiada, tomando-se como base uma extremidade. Segue-se desenhando sucessivamente módulos de 14 cm + 1cm ou 19 cm +1 cm de junta até os encontros de paredes, onde deverão ser observadas as amarrações-padrão. Deve-se seguir amarrando cômodo por cômodo até o fechamento total da edificação.

A distribuição dos blocos principais no plano da parede deve ser feita com “juntas amarradas” conforme Figura 1, ou seja, as juntas verticais devem se defasar de no mínimo 1/3 do comprimento dos blocos e nunca com “juntas a prumo”, esta solução não é permitida em alvenaria estrutural.

Para a ligação de duas paredes, a melhor solução é a chamada amarração direta, onde é feito o intertravamento dos blocos, conforme Figura 2.

A amarração indireta onde a junta vertical do encontro das duas paredes fica “a prumo” é permitida desde que devidamente ligada com armadura normalmente constituída por grampos metálicos ancorados em furos verticais adjacentes grauteados, ver Figura 3.

A seguir ilustraremos a modulação de primeira fiada e detalhes para as medidas mais comuns de blocos cerâmicos

.Modulação Horizontal – Bloco 11,5x19x39

Este bloco é fabricado em várias regiões do país e pode ser uma boa alternativa para viabilização de edifícios de até dois pavimentos. A norma ABNT NBR 15812 de projetos em alvenaria estrutural de blocos cerâmicos não admite parede estrutural com espessura inferior a 14 cm para edificações com mais de dois pavimentos. Desta forma, o limite para uso deste bloco, desde que a esbeltez da parede seja menor ou igual a 24, são dois pavimentos em alvenaria não armada.

Para a amarração direta das paredes no canto, é utilizado o bloco especial 11,5x19x31,5, já as paredes de encontro em “T” o bloco deveria ter dimensões 11,5x19x51,5 e esta peça não é fabricada, obrigando o projetista a trabalhar com amarração indireta neste encontro. A Figura 4 mostra a primeira fiada utilizando bloco 11,5x19x39.

Modulação Horizontal – Bloco 14x19x29

Esta modulação é sem dúvida a mais adequada e fácil de projetar e executar, mais intuitiva, a largura do bloco é metade do comprimento e nos encontros de paredes de canto não se utiliza peças especiais. Nos encontros de paredes em “T” e em “Cruz” é utilizado o bloco de amarração 14x19x44.

Figura 4– Detalhes de amarração utilizando bloco 14x19x29

 

Para modular os vãos, basta criar uma malha quadricular de 15×15 cm, e dispor os blocos sobre esta malha, pois todas as dimensões horizontais serão múltiplas de 15 cm a figura6, ilustra a primeira fiada da modulação 15.

Modulação Horizontal – Bloco 14x19x39

Esta modulação tem o inconveniente do comprimento não ser proporcional à largura do bloco. Para a amarração direta nos cantos é necessário o uso do bloco 14x19x34 e para a amarração direta no encontro em “T” utiliza-se o bloco 14x19x44, conforme ilustração abaixo.

 

Figura 5 – Detalhe da amarração utilizando blocos 14x19x39

 

 

Modulação Horizontal – Bloco 19x19x39 

O bloco 19x19x39 por ter a largura também a metade do comprimento proporciona amarração direta no canto sem a necessidade de peças especiais. O encontro em “T” deve ser feito através de amarração indireta. Este tipo de bloco é mais utilizado em galpões e nas paredes com pé direito alto.

No próximo artigo falaremos do projeto em alvenaria estrutural, onde será descrito a modulação vertical, paginação, detalhes técnicos e compatibilização de projetos.

 

 

Eng. Márcia Melo

Melo- Soluções em Alvenaria