A produção de areia de brita continua crescendo no País, tanto em volume quanto na distribuição geográfica, e já constitui uma realidade consolidada no mercado brasileiro. O grande eixo produtor ainda se concentra nas regiões Sul e Sudeste, mas o interesse e a produção nas demais regiões do Brasil têm aumentado, ainda que elas registrem um volume não tão expressivo.

A causa principal, que contribui para a disparidade regional no nível de produção e de consumo da areia de brita, é a disponibilidade de areia natural em determinadas localidades. Entretanto, vários fatores estão impulsionando a produção da areia de brita, mesmo nas regiões onde existe areia natural em abundância.

De um lado, a questão ambiental impõe cada vez mais restrições à extração de areia natural, com o aumento do preço final do produto, pressionado pelo custo crescente do frete. De outro lado, o nível de qualidade da areia de brita, alcançada com o desenvolvimento tecnológico em sua produção e na aplicação no concreto, figura entre os itens que impulsionam essa atividade. Some-se a isso a necessidade das pedreiras em dar destinação ao pó de pedra, normalmente gerado em excesso.

Pode-se afirmar que a tecnologia da areia de brita já está amplamente difundida e dominada, tanto em termos de produção como na sua aplicação no concreto, salvo algumas questões pendentes – como a extração de excesso de microfinos em processo a seco, por exemplo. Este assunto, aliás, será um dos objetos do presente artigo.

Tecnologia para produção

A tecnologia aplicada na produção de areia de brita é ainda muito variável. Em muitas regiões, os produtores ainda a comercializam após a antiga prática de simplesmente lavar o pó de pedra. Embora as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) permitam enquadrar o material resultante na faixa granulométrica de areia, em geral suas partículas apresentam forma inadequada e alto módulo de finura. Dessa forma, há a necessidade de se adicionar areia natural ao produto em grande quantidade, para adequar suas características a uma das principais utilizações da areia: a produção de concreto.

Esse panorama, predominante há dez anos, tem mudado radicalmente, especialmente nas regiões Sul e Sudeste. Nos grandes centros produtores e consumidores do País, a prática comum é o uso de novas tecnologias para a obtenção de areia de brita dentro de rigorosos padrões de graduação e de formato das partículas.

O britador é a peça chave na produção de areia de brita. Ele determina suas características mais importantes, que são a forma das partículas e a sua graduação. Portanto, a correta escolha do equipamento e seu bom dimensionamento são fundamentais para o sucesso do projeto.

Britador VSI

O britador de impacto de eixo vertical (VSI) do tipo autógeno, que utiliza o princípio do choque entre uma rocha e outra para a sua quebra, estabeleceu-se como equipamento padrão para a produção de areia de brita no Brasil. A esmagadora maioria das instalações, especialmente nos novos projetos, utiliza britadores VSI autógenos.

As razões para essa predominância são muitas, entre as quais se destaca a possibilidade de processar o pó de pedra e transformá-lo em areia de brita, algo inviável com o uso de outro tipo de britador. Várias instalações de produção de areia foram originalmente projetadas para processar o estoque de pó de pedra acumulado ao longo de muitos anos de operação de pedreiras – e que representavam grande passivo ambiental.

A simplicidade mecânica, a menor sensibilidade à umidade e a flexibilidade na granulometria de alimentação também figuram entre os fatores que contribuem para a preferência do VSI na produção de areia de brita. O britador VSI do tipo shoe & anvil (não autógeno) foi definitivamente abandonado nessa atividade devido ao seu alto custo operacional e ao formato das partículas geradas, que é pior em comparação com o equipamento do tipo autógeno.

O produto resultante de britagem do tipo VSI autógeno possui partículas arredondadas em toda a faixa granulométrica, o que o torna mais semelhante à areia natural e confere melhor trabalhabilidade na produção de concreto. Isso facilita o bombeamento, uma característica muito importante devido à predominância desse tipo de lançamento do material durante as concretagens.

A possibilidade de produzir areia para argamassa (normalmente abaixo de 2,4 mm), cujo consumo está em forte crescimento, também contribui para o uso de britadores do tipo VSI autógeno. Embora seja possível utilizar os britadores de cone, eles teriam maior dificuldade para produzir areia nessa granulometria.

Arranjos na britagem

Duas formas típicas de aplicação do VSI autógeno se estabeleceram nas pedreiras: a primeira consiste na sua instalação numa usina de britagem, em substituição aos equipamentos de cone das etapas terciária ou quaternária, com o objetivo de produzir simultaneamente britas graúdas e areia de brita. A primeira função é cumprida satisfatoriamente, com a obtenção de partículas bem cúbicas, embora o equipamento apresente um custo operacional (energia e peças de desgaste) maior em comparação ao britador de cone.

Quanto à areia de brita produzida, nem sempre o resultado é satisfatório, pois não se consegue controlar a sua granulometria nem a excessiva geração de microfinos, devido à alta redução aplicada no uso do VSI. É necessário ainda considerar que, ao produto do VSI somam-se os produtos das etapas anteriores de britagem, cuja forma das partículas é normalmente inferior em cubicidade, o que afeta a qualidade da areia.

A segunda forma de aplicação dos britadores VSI consiste em estabelecer um circuito exclusivamente destinado à produção de areia de brita. Nesse arranjo, usa-se um britador de menor porte e consegue-se controlar a granulometria. Além disso, a geração de microfinos diminui devido ao menor grau de redução. Como toda areia produzida passou pelo VSI, há a garantia de que todas as partículas sofreram correção de forma. Não resta dúvida de que, se a intenção é produzir areia de brita de qualidade superior, esta forma de uso do VSI deve ser privilegiada.

Nesse caso, a britagem é feita de forma tradicional, com a produção de britas graúdas por meio de equipamentos de cones. Utilizando os britadores de cones hidráulicos, consegue-se produzir britas graúdas de cubicidade muitas vezes comparáveis às geradas por tecnologia VSI com menor custo operacional.

Rebritador de Cone

Apesar da predominância da tecnologia VSI autógena, não se pode ignorar o uso do rebritador de cone na produção de areia de brita. Naturalmente, não nos referimos aqui aos cones mecânicos de baixa velocidade que reinavam no mercado antes da década de 1990. Para a geração de areia com características adequadas de cubicidade e granulometria, é preciso utilizar rebritador de cone com alta velocidade e excentricidade.

No caso da Metso, os cones da série HP possuem estas características e têm demonstrado capacidade de gerar areia de brita de alta qualidade. O novo cone HP4 possui características operacionais ainda melhores que as da série HP tradicional e, sem dúvida, contribuirá para ampliar as opções técnicas quanto à produção de areia de brita.

A areia gerada por esse tipo de cone apresenta menor teor de microfinos, melhor graduação e partículas cúbicas mais anguladas que a de materiais gerados por britadores VSI. Tais características conferem elevada qualidade à areia para uso na produção de concreto de alta resistência.

Processo a seco

O processo de produção ainda é predominante a úmido, porém, devido às restrições ambientais, o interesse por métodos a seco tem predominado nos novos projetos. Já existem várias instalações desse tipo operando com sucesso, mas a questão dos microfinos (fração inferior a 200 mesh) é ainda bastante controversa.

A revisão da norma NBR 7211 de 2005, da ABNT, elevando o limite de microfinos de 3% (concreto submetido a desgaste superficial) e 5% (concretos protegidos do desgaste superficial) para 10% e 12% (se a fração inferior a 75 micra for constituida totalmente de grãos gerados na britagem), respectivamente, aumentou a possibilidade de se aplicar o processo a seco, mantendo o nível de microfinos dentro do limite da norma.

Entretanto, dependendo das características da rocha e da granulometria de alimentação, este percentual pode ser facilmente superado. Mesmo que a quantidade de microfinos esteja dentro dos limites, é preciso analisar com cuidado a sua composição. Naturalmente, a presença de minerais argilosos – mais nocivos ao concreto – deve ser mínima. Especial atenção deve ser dada quando a areia de brita é produzida a partir de granito e gnaisse, pois nessas rochas a mica biotita pulverizada se concentra nos microfinos e, quando em excesso, compromete as propriedades do concreto. A alternativa para o problema é o uso de britador de cone, pois ao contrário do VSI, cujo impacto favorece a liberação e pulverização da biotita, a ação de compressão daquele equipamento reduz este efeito.

Por outro lado, mesmo que a quantidade de microfinos ultrapasse o limite da norma, dependendo da sua composição, a areia com alto conteúdo dessas partículas pode ser aplicada ao concreto, em vários casos com efeitos benéficos. Pesquisas demonstraram que, embora a areia com alto conteúdo de microfinos possa ser utilizada, a quantidade ótima dessas partículas está relacionada com a resistência do concreto a ser produzido.

Os gráficos da coluna ao lado mostram a influência da quantidade de microfinos de uma determinada areia na resistência do concreto. Para cada tipo de areia em particular, a influência dos microfinos será diferente, o que exige ensaios para a determinação da curva em cada caso específico.

Extração de microfinos

Uma barreira à maior difusão do processo a seco, nos casos em que existe a necessidade de reduzir a quantidade de microfinos, tem sido a falta de um bom sistema de extração dessas partículas. Os equipamentos disponíveis até recentemente eram basicamente classificadores aerodinâmicos de alto investimento e alto custo de manutenção, particularmente em materiais de alta abrasividade.

O desenvolvimento de classificadores estáticos aumentou a viabilidade do processo a seco em função do menor investimento nessa tecnologia em comparação aos equipamentos aerodinâmicos. O classificador Buell (USA) destaca-se dentro desta categoria de classificadores devido à simplicidade operacional, ao bom controle da separação e baixo nível de manutenção. Esse último benefício se deve à inexistência de partes móveis e ao uso de revestimento cerâmico nos novos equipamentos.

As ilustrações abaixo mostram o princípio de funcionamento desse tipo de classificador. Basicamente, a areia é introduzida na câmara em forma de cortina e, por meio de injeção de ar primária e secundária, faz-se o arraste das partículas finas e o controle do corte granulométrico. As partículas finas arrastadas são recuperadas em filtro de mangas. Como nos outros classificadores a ar, a umidade é um limitante a sua aplicação. A umidade máxima ideal é de 1% a 1,5%, sendo que taxas de 2% são aceitáveis.