ANÁLISE ESTATÍSTICA PARA CONTROLE DO PROCESSO DE POLIMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS: Statistical analysis for control of dimension stones polishing process

ABSTRACT - The dimension stone sector has experienced a phase of great technological advancement in recent years and part of this process is the research and development aimed at all stages of the production chain. The polishing of rocks is a fundamental part of the adding value to materials, responsible for a considerable share in production costs and the environmental burden of the chain, characteristics that highlight the need for further studies on optimized processing routines. Thus, it is noted the possibility of applying statistical tools to improve process control. Such tools used here are widely disseminated in sectors with high technological level. In this work, the techniques of Design of Experiments (DOE), Analysis of Variance (ANOVA) and the Response Surface Methodology (RSM) were used to determine the influences of each variable of the polishing equipment (Head pressure, Polishing time and Water flow rate) in the results of the polished surface brightness and electricity consumption. It was observed that the Pressure has a great influence on the system, followed by the Polishing time. The water flow rate was less influential in the results, which allows the adoption of smaller volumes without compromising the efficiency of the process.O setor de rochas ornamentais experimenta uma fase de grande avanço tecnológico nos últimos anos e parte integrante desse processo é a pesquisa e desenvolvimento direcionadas à todas etapas da cadeia produtiva. O polimento das rochas é parte fundamental para a agregação de valor aos materiais, responsável por uma parcela considerável nos custos de produção e na carga ambiental da cadeia, características que ressaltam a necessidade de estudos mais aprofundados sobre rotinas de processamento otimizadas. Dessa forma, nota-se a possibilidade da aplicação de ferramentas estatísticas para o aprimoramento do controle dos processos. Tais ferramentas aqui utilizadas são largamente difundidas em setores com avançado nível tecnológico. Neste trabalho foram usadas as técnicas de Planejamento de Experimentos, Análise de Variância (ANOVA) e a Metodologia de Superfície de Respostas (MSR) para a determinação das influências de cada variável do equipamento politriz (Pressão dos cabeçotes, Tempo de polimento e Vazão d’água) no resultado de brilho da superfície polida e consumo de energia. Observou-se que a Pressão exerce grande influência no sistema, seguido do Tempo de polimento. Já a Vazão d’água mostrou-se menos influente nos resultados, o que permite a adoção de menores volumes sem comprometer a eficiência do processo

ANÁLISE CRÍTICA DOS PRINCIPAIS MÉTODOS DE TRATAMENTO SUPERFICIAL ATUALMENTE UTILIZADO NO SETOR DE ROCHAS ORNAMENTAIS: Critical analysis of the main surface treatment methods currently used in the dimension stones industry

Currently, the use of dimension stones has intensified mineral exploration in Brazil. Quartzite is an example of the need for this sector, mainly because it has good physical-mechanical and chemical resistance. Due to the high demand of the market in searching new materials, the companies responsible for the production of these stones are being forced to present new methods of processing to remove surface oxidation. The objective of this work was to select one of the most commercialized quartzites today and to determine which processing type is the most efficient, in order to propose new methods for the industries. For this, a data survey was carried out in three different companies which process the same type of quartzite, from the same supplier, but with different application methods to remove oxidation and using the same input, the hydrochloric acid, which is the fundamental item for the removal of oxidation. For the studied stone, the best technique was the application of acid by gravity. This work aims to collaborate to reduce the empiricism verified in the sector, considering that the petrographic properties of a certain dimension stone is a fundamental factor to better choose the system for removing oxidation stains.Atualmente a utilização das rochas de cunho ornamental tem intensificado a exploração mineral no Brasil. O quartzito é um exemplo da necessidade deste setor, principalmente por apresentar boa resistência físico-mecânica e química. Devido à alta exigência do mercado em busca de novos materiais, as empresas responsáveis pela produção destas rochas estão sendo obrigadas a apresentar novos métodos de tratamento para remoção da oxidação superficial. O objetivo deste trabalho foi selecionar um dos quartzitos mais comercializados atualmente e determinar qual modo de tratamento é o mais eficiente, de forma a propor novos procedimentos a serrem praticados nas indústrias. Para isso, foi feito um levantamento de dados em três empresas distintas, as quais utilizam em seu processo produtivo a mesma rocha, adquirida de um mesmo fornecedor, porém com métodos de aplicações para remoção da oxidação diferentes e usando o mesmo insumo, o ácido clorídrico, que é o item fundamental para a remoção da oxidação. Para a rocha estudada, a melhor técnica foi a aplicação do ácido por gravidade. Este trabalho visa colaborar para a diminuição do empirismo verificado no setor, considerando que as propriedades petrográficas de determinada rocha ornamental é fator primordial para melhor escolher o sistema para remoção de manchas de oxidação

COMPARAÇÃO ENTRE OS VALORES DE BRILHO OBTIDOS EM ROCHA ORNAMENTAL SUBMETIDA AO PROCESSO DE POLIMENTO COM DIFERENTES RESINAS: Comparison between the gloss values obtained in dimension stones submitted to the polishing process with different resins

ABSTRACT – The brightness of a dimension stone after polishing is the main characteristic analyzed in relation to the quality of production, a factor that can be decisive during its commercialization. Empirically, it is said that resin is an influential part of the quality of the gloss after polishing the stone. For this purpose, this article demonstrates, through an experiment carried out in an industry, by polishing slabs of a quartzolytic rock,  a difference in the measured brightness in surfaces that received different Epoxy Systems, in order to demonstrate what the characteristics of these systems that caused the direct influence on the brightness result. The results showed that there is an intimate relationship between the adopted system and the measured brightness results. In this study, the best system was the IV, presenting values much higher than others. Aspects related to the price of the inputs and production time must be considered when choosing which system should be adopted. This research is an important step towards a reduction in the empiricism that permeates the dimension stones sector and aims at better control of the production process and an increase in the quality of Brazilian dimension stones.     Keywords: Dimension Stones, Gloss, Epoxy System, Polishing.RESUMO – O brilho de uma rocha ornamental após o Polimento é a principal característica analisada em relação a qualidade de produção, fator que pode ser decisivo durante a comercialização do mesmo. De forma empírica se diz que a resina é parte influenciadora na qualidade do brilho após o polimento da rocha. Para tanto, esse artigo demonstra, através do experimento realizado em uma indústria, por meio do polimento de chapas de uma rocha quartzolítica, que o brilho aferido obteve uma diferença entre as superfícies que receberam diferentes Sistemas Epóxi, de forma a demonstrar quais as características desses sistemas que provocaram a influência direta no resultado do brilho.  Os resultados mostraram que existe uma íntima relação entre o sistema adotado e os resultados de brilho medidos. Na rocha estudada, o sistema que melhor foi o IV, apresentando valores bem superiores a outros também testados.  Aspectos relacionados a preço dos insumos e tempo de produção devem ser considerados quando da escolha de qual sistema deverá ser adotado. Essa pesquisa é um passo importante para uma diminuição do empirismo que permeia o setor de rochas ornamentais e visa um maior controle do processo produtivo e um aumento da qualidade das rochas ornamentais brasileiras.             Palavras-Chave: Rocha ornamental, Brilho, Sistema Epóxi e Polimento

INFLUÊNCIA DO VOLUME DE ÁGUA UTILIZADO NO PROCESSO DE POLIMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS NA QUALIDADE DO BRILHO FINAL: Influence of the volume of water used in the polishing process of ornamental rocks on the final gloss

Influence of the volume of water used in the polishing process of ornamental rocks on the final gloss. Dimension stones are processed natural material products used for aesthetic reasons. Polishing is part of the benefiting process and it's used to lower surface roughness of the material and consequently give it a greater gloss. The gloss is one of the parameters to measure the quality of the polishing process. Although water flow during the polishing is directly linked to the brightness of the material, it has not yet been extensively studied. So, obtaining knowledge about the amount to be used can improve the quality of the process and decrease the use of water resources when benefiting dimension stones The objective of this study was to vary the amount of water used to polish three ornamental rocks in order to verify its influence on the final surface quality. Different types of rock were used: granite, gneiss and diorite, commercially known as: Corumbá Gray, White Dallas and Black São Gabriel. These materials were polished at three different flow rates. The first was the usual quantity used by the company where the research was conducted, 23.5 L/min, the second at 17 L/min and the third at 12 L/min. It was noticed that, in general, reducing the amount of water increased the brightness. It's very interesting for the industry, as it improves the quality of the product and reduces the use of water resources in the process, a very important fact in terms of sustainability. Keywords: ornamental rocks, polishing, gloss, water.As rochas ornamentais são materiais naturais que passam por vários processos de beneficiamento e são empregadas para fins estéticos. O polimento faz parte do processo de beneficiamento e tem como objetivo reduzir a rugosidade da superfície do material e consequentemente conferir um maior brilho. A intensidade do brilho é um dos parâmetros para quantificar a qualidade do processo de polimento. A vazão de água durante o polimento é um fator ligado diretamente ao brilho e é uma variável ainda pouco estudada. Dessa forma, obter conhecimento sobre a quantidade a ser usada pode melhorar a qualidade da rocha e reduzir o uso do recurso hídrico na produção de rochas ornamentais. O objetivo desse trabalho foi submeter três rochas ornamentais de uso consagrado ao processo de polimento realizando variações na quantidade de água, com vista a verificar a sua influência na qualidade final das superfícies. Foram usados tipos rochosos distintos: um monzogranito, um gnaisse e um diorito, conhecidos comercialmente como: Cinza Corumbá, Branco Dallas e Preto São Gabriel, respectivamente. Esses materiais foram submetidos ao polimento em três vazões distintas. A primeira foi a quantidade usual da empresa onde se fez a pesquisa, 23,5 L/min, a segunda de 17 L/min e a terceira de 12 L/min. Notou-se que, de modo geral, com a redução do volume de água utilizado houve um aumento do brilho. Tal constatação é fundamental para a indústria, pois é um fator ligado diretamente com a qualidade do produto além de ter uma redução do uso da água durante o processo, o que permitirá com que a cadeia produtiva de rochas ornamentais se aproxime dos preceitos da sustentabilidade.   Palavras-Chave: rochas ornamentais, polimento, brilho, água

UTILIZAÇÃO DE ENSAIOS TECNOLÓGICOS COMO AUXÍLIO NA INTERPRETAÇÃO DO POLIMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS

O polimento é o principal tipo de acabamento realizado em chapas e ladrilhos de rochas, sendo este realizado pelo atrito gerado no movimento rotacional de elementos abrasivos dispostos em cabeçotes, denominados satélites, sob pressão contra a superfície da rocha. A rocha é um elemento ativo no processo, portanto o conhecimento das propriedades tecnológicas da mesma pode contribuir para melhorar o entendimento desta importante etapa de beneficiamento. Para realização deste trabalho foram selecionados três litotipos rochosos com aspectos petrográficos, texturais e estruturais distintos, justamente para comparar os resultados de caracterização tecnológica e tentar relacionar quais características intrínsecas mais influenciaram na ação de desgaste, subsidiando informações para interpretação do processo de polimento. Os materiais escolhidos foram um charnockito, um monzogranito e um gnaisse inalterados, denominados comercialmente como Verde Labrador, Cinza Castelo e Preto Indiano, respectivamente. Notou-se que dentre os ensaios físicos e mecânicos realizados, os resultados de resistência à compressão uniaxial, densidade aparente, absorção de água, coeficiente de dilatação térmica linear e a propagação de ondas longitudinais não mostram correlações diretas com os resultados experimentais de polimento. Por outro lado, a porosidade aparente, os resultados de ensaios de resistência ao desgaste abrasivo e dureza knoop mostram correlações diretas com a do polimento das rochas

Elaboration of the erosion susceptibility map of the Araraquara and Cubatão river basins - SP, scale 1:50.000

O presente trabalho consistiu na identificação de uma série de atributos do meio físico com o objetivo de gerar uma carta de susceptibilidade à erosão das bacias hidrográficas dos rios Cubatão e Araraquara em escala 1:50.000, ambas pertencentes à bacia do Rio Pardo. Os atributos do meio físico analisados foram o substrato rochoso, os materiais inconsolidados, declividade e uso e ocupação da área. A carta de susceptibilidade à erosão visa identificar áreas com diferentes graus de vulnerabilidade frente ao processo erosivo, de forma a facilitar o planejamento do uso e ocupação daquela região. Este estudo foi realizado seguindo as bases conceituais e metodológicas da cartografia geotécnica tradicional. Nesta pesquisa, foram utilizados sistemas de informação geográfica, tanto para análise de imagens de satélite para um fim específico, quanto para o tratamento dos dados do meio físico obtidos ao longo das etapas do trabalho. Procurou-se também compreender melhor a propriedade chamada de erodibilidade e identificar quais atributos relacionados com o materiais inconsolidados que mais contribuem para a predisponência do mesmo em ser erodido.In this present work many environmental attributes were identified, in order to create a soil erosion susceptibility chart (1:50.000 scale) for the Cubatão and Araraquara hydrographic basin, which in turn, are part of the greater Pardo river basin. These attributes were bedrock classification, unconsolidated materials, slope and land use. The soil erosion susceptibility chart was meant to help the land use management of that particular region by identifying areas with different soil erosion vulnerability. This study was leaded following conceptual and methodological bases from the traditional engineering geological mapping approach. Geographical information system (GIS) were applied to analyze satellite images for a specific utilization, as well as for dealing with the environmental data, obtained along all the work stages. It was intended also to provide a better understanding of the property called erodibility and to identify which of the unconsolidated material attributes really contributes to its erosion

Elaboration of the erosion susceptibility map of the Araraquara and Cubatão river basins - SP, scale 1:50.000

O presente trabalho consistiu na identificação de uma série de atributos do meio físico com o objetivo de gerar uma carta de susceptibilidade à erosão das bacias hidrográficas dos rios Cubatão e Araraquara em escala 1:50.000, ambas pertencentes à bacia do Rio Pardo. Os atributos do meio físico analisados foram o substrato rochoso, os materiais inconsolidados, declividade e uso e ocupação da área. A carta de susceptibilidade à erosão visa identificar áreas com diferentes graus de vulnerabilidade frente ao processo erosivo, de forma a facilitar o planejamento do uso e ocupação daquela região. Este estudo foi realizado seguindo as bases conceituais e metodológicas da cartografia geotécnica tradicional. Nesta pesquisa, foram utilizados sistemas de informação geográfica, tanto para análise de imagens de satélite para um fim específico, quanto para o tratamento dos dados do meio físico obtidos ao longo das etapas do trabalho. Procurou-se também compreender melhor a propriedade chamada de erodibilidade e identificar quais atributos relacionados com o materiais inconsolidados que mais contribuem para a predisponência do mesmo em ser erodido.In this present work many environmental attributes were identified, in order to create a soil erosion susceptibility chart (1:50.000 scale) for the Cubatão and Araraquara hydrographic basin, which in turn, are part of the greater Pardo river basin. These attributes were bedrock classification, unconsolidated materials, slope and land use. The soil erosion susceptibility chart was meant to help the land use management of that particular region by identifying areas with different soil erosion vulnerability. This study was leaded following conceptual and methodological bases from the traditional engineering geological mapping approach. Geographical information system (GIS) were applied to analyze satellite images for a specific utilization, as well as for dealing with the environmental data, obtained along all the work stages. It was intended also to provide a better understanding of the property called erodibility and to identify which of the unconsolidated material attributes really contributes to its erosion

Dimension stones polishing: a tribological approach

Este trabalho apresenta uma contribuição experimental cujo objetivo é fornecer elementos para o aprimoramento tecnológico das etapas de polimento de rochas ornamentais. Alguns aspectos da tribologia, ramo do conhecimento amplamente utilizado nas engenharias mecânica e de materiais, foram transferidos para o estudo do polimento de rochas ornamentais e subsidiaram a investigação da interação do tribossistema composto pela rocha, pelo abrasivo e por condições operacionais. Foi desenvolvido um equipamento em laboratório que possibilitou a simulação do processo de polimento, em diversas condições operacionais, considerando as variáveis tempo, velocidade de rotação e intensidade das cargas aplicadas. Foram comparados polimentos, em condições industrial e laboratorial de rochas graníticas, visando estabelecer as influências das suas características composicionais, texturais e estruturais no processo. Os resultados permitiram definir as condições ideais para a obtenção de melhor qualidade no brilho das rochas e representa uma contribuição tanto para o entendimento do processo de polimento propriamente dito como também para a otimização do processo industrial.This work shows an experimental contribution which goal is to provide elements to the technological improvement of each step of dimension stones polishing. Some aspects of tribology, a discipline of mechanical and material engineering, has been used on the research of dimension stones polishing and has supported the investigation of the interaction of the tribosystem composed of rock, abrasive and operational conditions. For this research, a device was developed in the lab in order to make possible the simulation of the polishing process at different operational conditions, considering the variables time, rotation speed, and intensity of the loads applied. The polishing of granite rocks at industrial and lab conditions has been compared, aiming at determining the influence of each rock characteristics such as mineral composition, texture and structure during the process. The results allowed for the definition of the ideal conditions to obtain the best quality of rock brightness and they represent a contribution to the understanding of the polishing process itself as well as provide an optimization of the industrial process