Jair Duarte

Estudo de caso: Emisso de Carbono Orgnico

Voltil (VOC) na fabricao de mquinas agrcolas,

tratores e seus componentes.

Curitiba

2011

Jair Duarte

Estudo de caso: Emisso de Carbono Orgnico

Voltil (VOC) na fabricao de mquinas agrcolas,

tratores e seus componentes.

Dissertao apresentada como

requisito obteno do grau de Mestre,

no Mestrado Profissional do Programa de

Ps Graduao em Desenvolmimento de

Tecnologia (PRODETEC), realizado pelo

Instituto de Tecnologia para o

Desenvolvimento (LACTEC) e em

parceria com o Instituto de Engenharia do

Paran (IEP).

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Belz.

Co-orientador: Prof. Dr. Andras

Friederich Grauer.

Curitiba

2011

Duarte, Jair Estudo de caso: emisso de carbono orgnico voltil (VOC) na fabricao de mquinas agrcolas, tratores e seus componentes /

Jair Duarte. Curitiba, 2011. 92 f. : tabs., figs., grafs.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Belz Dissertao (Mestrado) Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - LACTEC, Programa de Ps-Graduao em Desenvolvimento de Tecnologia PRODETEC.

1. Carbono. 2. Pintura. 3. Qumica Orgnica. I. Belz, Carlos Eduardo. II. Ttulo. III. Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento LACTEC.

CDD 620.11

4

Sempre que algum nos ofende, tento erguer

minha alma to alto que a ofensa no a alcance.

Ren Descartes 1596-1650.

minha av e companheira Maria de Lourdes Voi

5

AGRADECIMENTOS

com grande satisfao que venho a agradecer a todas as pessoas,

instituies e empresas que me apoiaram nesta caminhada. Em primeiro lugar,

gostaria de agradecer ao Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento LACTEC,

em especial ao Departamento de Recursos Ambientais pela oportunidade de concluir

mais esta etapa da minha carreira e aos meus orientadores Carlos Eduardo Belz e

Andras Friederich Grauer que, como exemplos de profissionais, ajudaram a construir

este trabalho.

Agradeo tambm ao Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento Lactec,

instituio onde trabalho e que me deu total apoio e incentivo nesta caminhada. Em

especial, minha ex-gerente Sandra Mara Alberti (in memorian), com quem iniciei

esta jornada e a quem serei eternamente grato, por vrias passagens de minha vida.

Ao Professor Andras Friederich Grauer pelo apoio e amizade e pelas

orientaes que foram fundamentais na concluso do trabalho.

Ao Professor Carlos Eduardo Belz pelo apoio, amizade e pelas definies que

foram fundamentais concluso do trabalho.

Aos meus amigos e colegas de trabalho.

Juliane de Melo Rodrigues do Departamento de Recursos Ambientais do

LACTEC pelo apoio aos trabalhos realizados ao longo de nossas carreiras e tempo

dentro do LACTEC.

Maria Alessandra Mendes do Departamento de Recursos Ambientais do

LACTEC pelo apoio aos trabalhos realizados ao longo de nossas carreiras e tempo

dentro do LACTEC.

Ao Rodrigo Mendes Pereek pelo apoio, amizade, pacincia e dedicao no

auxlio s pesquisas realizadas neste trabalho.

Ao meu amigo Dr. Andr Ricardo Ramos pelo apoio, amizade, pacincia,

dedicao e no auxlio nas pesquisas realizadas na poca de trabalho e de graduo

do curso de engenharia na Universidade Federal do Paran.

Ao engenheiro Adilson Miguel Luz pelo apoio, amizade, pacincia, dedicao e

auxlio nas pesquisas realizadas na poca de trabalho na qualidade do ar dentro do

LACTEC.

empresa Taurus Helmets Indstria Plstica e Taurus Blindagens pela total

colaborao e fornecimento de dados para execuo deste trabalho.

6

empresa CNH LATIN AMRICA NEW HOLAND, pela total colaborao em

testes e desafios utilizados para a execuo deste trabalho.

Agradeo tambm ao Cleverson Jacob Alves dos Santos, Elias Tomio Kazama

e Manoela Di Lascio Fernades, estagirios da diviso em que trabalho no LACTEC,

que muito me ajudaram em definies, levantamentos bibliogrficos e at mesmo

adaptaes de textos, para o desenvolvimento deste trabalho.

Agradeo especialmente minha famlia: minha me, av, irm, padrasto e

sobrinho pela compreenso, pacincia e carinho.

Foram dois anos de caminhada e neste perodo, tive a oportunidade de

vivenciar a maior experincia da minha vida, ter um problema e saber conviver com

ele. E a DEUS que dedico o maior agradecimento, pois ele a fora que sempre

me motivou para continuar caminhando.

7

SUMRIO

1 Introduo Geral ________________________________________________________ 13

1.1 Objetivos __________________________________________________________ 18

1.1.1 Objetivo geral ____________________________________________________ 18

1.1.2 Objetivos especficos ______________________________________________ 18

2 Reviso Bibliogrfica _____________________________________________________ 19

2.1 Compostos Orgnicos Volteis _________________________________________ 19

2.2 Metodologias para monitoramento de VOCs ______________________________ 19

2.2.1 Detector de Ionizao de Chama (FID) ________________________________ 19

2.3 Efeitos de volteis nos seres vivos ______________________________________ 20

2.3.1 Natureza e toxicologia _____________________________________________ 22

2.3.2 Exposio aos solventes - Toxicologia _________________________________ 23

2.4 Legislao de VOCs / Odores _________________________________________ 24

3 Pintura ________________________________________________________________ 26

3.1 Tintas Automotivas __________________________________________________ 26

3.2 Resinas ___________________________________________________________ 27

3.3 Pigmentos _________________________________________________________ 27

3.3.1 Pigmentos bsicos ________________________________________________ 28

3.3.2 Pigmentos extendedores ___________________________________________ 29

3.4 Dispersantes e Umectantes ___________________________________________ 30

3.5 Solventes _________________________________________________________ 30

4 Caractersticas Gerais da Empresa Estudada _________________________________ 31

4.1 Descritivo das atividades realizadas _____________________________________ 32

4.2 Processos com emisses atmosfricas __________________________________ 33

4.3 Processo de Pintura _________________________________________________ 33

4.4 Cabine de pintura ___________________________________________________ 34

4.4.1 Pintura __________________________________________________________ 35

4.4.2 Sistema de coleta e tratamento de gases e vapores ______________________ 38

5 Materiais e Mtodos _____________________________________________________ 39

5.1 Linha de Fabricao de Mquinas Agrcolas ______________________________ 39

5.2 Linha de Fabricao de Tratores e seus componentes ______________________ 39

5.3 Linha de Fabricao de componentes para mquinas agrcolas _______________ 40

5.4 Inventrio das Medies de VOCs ______________________________________ 40

8

5.5 Balano de Massa ___________________________________________________ 43

5.5.1 Balano de Massa para VOCs_______________________________________ 44

5.5.2 Aplicao do mtodo de Balano de Massa para VOCs ___________________ 47

5.5.3 Descrio dos produtos envolvidos no Balano de Massa de VOCs _________ 47

5.5.4 Clculo da taxa de emisso de VOCs _________________________________ 48

5.5.5 Clculo do fator de emisso de VOCs _________________________________ 49

5.5.6 Clculo do fator de correo - Carbono Total para Carbono Orgnico. _______ 50

5.6 Detector de Ionizao de Chama (F.I.D) _________________________________ 52

5.7 Medio de VOCs por (F.I.D) __________________________________________ 53

5.7.1 Equipamento utilizado para monitorar VOCs ___________________________ 53

5.7.2 Equipamentos utilizados para monitorar Vazo __________________________ 54

5.7.3 Resolues e Artigos utilizados ______________________________________ 55

6 Resultados e discusses __________________________________________________ 58

6.1 Medies __________________________________________________________ 58

6.2 Medies de VOCs dos insumos por Balano de Massa Terico ______________ 59

6.3 Medies de VOCs por (F.I.D) _________________________________________ 64

6.3.1 Linha de Fabricao de Mquinas Agrcolas - Colheitadeiras _______________ 64

6.3.2 Linha de Fabricao - Tratores_______________________________________ 68

6.3.3 Linha de Fabricao de componentes para mquinas agrcolas _____________ 71

6.4 Minimizao de resduos no processo de pintura __________________________ 73

6.4.1 Grficos do monitoramento para VOCs por (F.I.D) _______________________ 75

6.5 Maximizar produo _________________________________________________ 76

6.6 Clculo da taxa de emisso de VOCs ___________________________________ 77

6.7 Clculo do fator de emisso de VOCs ___________________________________ 80

7 Consideraes Finais ____________________________________________________ 83

8 Concluso _____________________________________________________________ 86

9 Referncias bibliogrficas _________________________________________________ 88

9

NDICE DE TABELAS

Tabela I - Insumos considerados no balano contendo VOCs _______________________________ 48

Tabela II: Processos monitorados e metodologias empregadas. ______________________________ 55

Tabela III Emisses de VOCs e C-orgnico da empresa em 2006 __________________________ 59

Tabela IV Emisses de VOCs e C-orgnico da empresa em 2007 __________________________ 60

Tabela V Emisses de VOCs e C-orgnico da empresa em 2008 ___________________________ 62

Tabela VI Emisses de VOCs e C-orgnico da empresa em 2009 __________________________ 63

Tabela VII - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha colheitadeiras. _______ 65

Tabela VIII - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha colheitadeiras. _______ 66

Tabela IX - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha colheitadeiras. ________ 67

Tabela X - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha tratores. _____________ 68

Tabela XI - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha tratores. _____________ 69

Tabela XII - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha tratores. ____________ 70

Tabela XIII - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha de acessrios _______ 71

Tabela XIV - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha de acessrios _______ 72

Tabela XV - Resultados e medies de substncias gasosas orgnicas linha de acessrios ________ 72

Tabela XVI Resultados anuais para VOCs, rea total pintada, taxa e fator de emisso. __________ 78

Tabela XVII - Emisso de Substncias Gasosas Orgnicas Volteis correlacionadas rea efetiva de

cobertura. ____________________________________________________________________ 81

Tabela XVIII - Emisso de Substncias Gasosas Orgnicas Volteis correlacionadas rea efetiva de

cobertura. ____________________________________________________________________ 81

Tabela XIX - Emisso de Substncias Gasosas Orgnicas Volteis correlacionadas rea efetiva de

cobertura. ____________________________________________________________________ 82

Tabela XX - Emisso de Substncias Gasosas Orgnicas Volteis correlacionadas rea efetiva de

cobertura. ____________________________________________________________________ 82

10

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 Processo de pintura Aplicao de tinta por processo spray ________________________ 36

Figura 2 - Duto de Captao dos Efluentes Gasosos da Estufa de Secagem. ___________________ 37

Figura 3 - Viso Geral da Cabine de Secagem de Tinta. ____________________________________ 37

Figura 4 - Vista dos Dutos da Cabine de Resfriamento _____________________________________ 38

Figura 5 - Balano de VOCs da fabricao de colheitadeiras e tratores ________________________ 44

Figura 6 - Equipamento utilizado para monitorar hidrocarbonetos totais ________________________ 53

Figura 7: Equipamentos utilizados para medir a vazo dos gases, a) Amostrador isocintico com Pitot

eletrnico, b) Anemmetro de hlice. _______________________________________________ 54

Figura 8 Comparativo de mquinas produzidas versus volteis emitidos em 2006 ______________ 75

Figura 9 Comparativo de mquinas produzidas versus volteis emitidos em 2007 ______________ 75

Figura 10 Comparativo de mquinas produzidas versus volteis emitidos em 2008 _____________ 76

Figura 11 Comparativo de mquinas produzidas versus volteis emitidos em 2009 _____________ 76

Figura 12 Comparativo para processo de pintura x legislao ______________________________ 79

Figura 13 Comparativo para processo de secagem de pintura x legislao ____________________ 79

SIMBOLOGIA

VOCs = Carbono Orgnico Voltil

BTEX = Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno

F.I.D = Detector de Ionizao de Chama

SNC = Sistema Nervoso Central

kg = quilograma

m = metro quadrado (unidade de rea)

m = metro cbico (unidade de volume)

N = normalizao de um lquido ou gs as condies de temperatura presso padro

(0C e 1 atm).

G = grama (unidade de massa)

C = graus Celsius (unidade de temperatura)

TiO2 = dixido de titnio

IAP = Instituto Ambiental do Paran

11

RESUMO

A utilizao de produtos a base de solventes orgnicos em um processo de

pintura automotiva, implica na emisso de grandes quantidades de compostos

orgnicos volteis (VOCs) para o ambiente de trabalho e principalmente para a

atmosfera. Muitos destes compostos so extremamente txicos, nocivos sade,

representando um srio risco aos trabalhadores, quando observado em qualquer

processo industrial e a sade do planeta, no caso da emisso destes compostos por

chamins, tratados como emisses de substncias gasosas orgnicas volteis. Neste

estudo, as concentraes foram determinadas em forma de compostos orgnicos

volteis, relacionados ao Propano, em uma fbrica e montadora de mquinas

agrcolas e colheitadeiras agricultura, que utiliza tipos de tintas variados de dois

importantes fabricantes, BASF e PPG. Valores encontrados foram comparados com

limites preconizados e normatizados pela RESOLUO 054/06-SEMA, vigente no

Estado do Paran, que controla, caracteriza e limita qualquer tipo de poluente,

impondo limites e faixas de trabalho. Medidas foram adotadas para adequao dos

processos de pintura desta fbrica e dentre as principais aes: limpeza dos

exaustores das linhas de pintura e secagem, balanceamento do sistema de exausto

das cabines de pintura e secagem, troca da gua das cabines de pintura, estudo da

eficincia eletromagntica de aplicao das tintas por pistola SPRAY, quantificao

de borra gerada ao longo do processo de pintura, treinamento da equipe de pintores

para reduo de utilizao do solvente para lavagem das pistolas e avaliao de

implantao de tinta com alto teor de slidos ao processo. Tambm foi utilizado neste

estudo, metodologia de Balano de Massa para quantificar produo e resduos

gerados e comparativamente, tcnica F.I.D, para verificar possveis inconsistncias no

processo de medio pelo mtodo acima.

Palavras chaves: VOCS, reduo da emisso, tinta com alto teor de slidos,

Pintura, Carbono Orgnico Voltil.

12

ABSTRACT

The organic solvents use in automotive painting process, implies in great

amounts of Volatile Organic Compounds (VOCs) emissions to the environment and

mainly to the atmosphere. Many of these compounds are extremely toxic, harmful to

health, representing danger to workers, when observed in any industrial process and

the environment health, in these compound emission case through chimneys, treated

as volatile organic compounds emission. In this study, concentrations were determined

as volatile organic compounds, related to propane, in an agricultural machines and

harvester automaker plant, which uses many paint types from two manufacturers,

BASF and PPG. Results were compared to the standard limit values of the Resolution

054/06-SEMA, in vigor at Paran State, that controls, catalogue and limits any

pollutant type, imposing limits and work concentration ranges. Some corrective

measures were taken to adjust the plant painting process, the most important changes

were: painting and drying line exhaust cleaning, painting and drying booth exhaust

system swaying, water change from the painting booth, paint apply electromagnetic

efficiency study using SPRAY pistol, sludge quantification along the painting process,

painters team training to reduce the solvent use in the pistols cleaning and high solid

contents paint evaluation and implant to the process. In this study the Mass Balance

Methodology was used to quantify the production and the generated residues, and

comparatively, the F.I.D technique, to verify possible inconsistencies in the measuring

process of the methodology.

Keywords: VOCs, emission reduction, high solid contents paint, painting,

Volatile Organic Carbon.

13

1 Introduo Geral

Muito se tem discutido sobre impactos causados ao meio ambiente. A

preocupao j era grande em dcadas passadas. Em 1943, duas iniciativas

ambientais foram ventiladas antes mesmo da primeira guerra mundial. Uma foi a

conferncia internacional para conservao dos recursos naturais e a segunda o

estabelecimento de uma organizao internacional para proteo da natureza. Em

1946, a UNESCO (Organizao das Naes Unidas para a Educao, a Cincia e a

Cultura) foi fundada com o objetivo de promover a cooperao internacional na

educao, cincia e cultura. Algumas iniciativas internacionais puderam ser citadas

neste perodo como A Conferncia de Paris (Frana) em 1948, a UNSCUR (United

Nations Scientif Conference on the Conservation and Utilization of Resources) em

Nova Iorque em 1949, o lanamento do livro Primavera Silenciosa de Raquel Carson

em 1962, o encontro promovido na Itlia chamado de Clube de Roma em 1968.

Um dos documentos mais importantes, em termos de repercusso entre os

cientistas e os governantes foi o Relatrio Meadows, conhecido como Relatrio do

Clube de Roma, que prope crescimento econmico zero e influenciou, de maneira

decisiva, o debate na conferncia de Estocolmo (Clapp e Dauvergne,2005).

Em 1966, Dr. Aurlio Peccei, top manager da Fiat e Olivetti e diretor da

Italconsult, manifestou sua preocupao com a economia e o desejo de ter algumas

respostas, com relao ao crescimento econmico. Recebeu donativos da

Volkswagen, Ford, Olivetti e outras. Em 1968, constituiu-se o Clube de Roma,

composto por cientistas, industriais e polticos, que tinha como objetivo discutir e

analisar os limites do crescimento econmico levando em conta o uso crescente dos

recursos naturais. Detectaram que os maiores problemas eram: industrializao

acelerada, rpido crescimento demogrfico, escassez de alimentos, esgotamento de

recursos no renovveis, deteriorao do meio ambiente. Tinham uma viso

ecocentrica e definiam que o grande problema estava na presso da populao sobre

o meio ambiente.

No ano de 1972, o grupo de pesquisadores liderado por Dennis L. Meadows

publicou o estudo intitulado "Os Limites do crescimento". No estudo, fazendo uma

projeo para cem anos (sem levar em conta o progresso tecnolgico e a

possibilidade de descoberta de novos materiais) apontou-se que, para atingir a

estabilidade econmica e respeitar a finitude dos recursos naturais necessrio

congelar o crescimento da populao global e do capital industrial. Tal posio

14

significava uma clara rediscusso das velhas teses de Malthus sobre os perigos do

crescimento da populao mundial. A tese do Crescimento Zero era um ataque direto

s teorias de crescimento econmico contnuo, propaladas pelas teorias econmicas.

O relatrio teve repercusso internacional, como o Dia da Terra, em abril de

1970, principalmente, no direcionamento do debate caloroso que ocorreu, em 1972,

na Conferncia das Naes Unidas sobre o Ambiente Humano, conhecida como

Conferncia de Estocolmo (McCarmick, 1989).

Em abril de 1987, divulgou-se o relatrio "Our Common Future" (Nosso Futuro

Comum). O Relatrio Brundtland, como conhecido, foi resultado do trabalho de uma

comisso, que teve como presidentes Gro Harlem Brundtland e Mansour Khalid, da o

nome do relatrio final. A comisso, composta por ONGs e cientistas do mundo

inteiro, foi criada pela Comisso Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento,

da Organizao das Naes Unidas, em 1983. Seu trabalho durou quatro anos e

envolveu a realizao de discusses no mundo todo.

O relatrio apresenta uma viso complexa das causas dos problemas scio-

econmicos e ecolgicos da sociedade e as inter-relaes entre a economia,

tecnologia, sociedade e poltica. Chama tambm ateno para uma nova postura

tica, caracterizada pela responsabilidade tanto entre as geraes quanto entre os

membros da sociedade atual. Com a sua publicao dissemina-se o conceito de

desenvolvimento sustentvel, o qual vinha, desde os anos 1970, sendo refinado. O

conceito de desenvolvimento sustentvel mundialmente conhecido O

desenvolvimento que satisfaz as necessidades da gerao presente sem

comprometer a capacidade das geraes futuras satisfazerem as suas prprias

necessidades (Dren, 1996).

Seguindo a recomendao do Relatrio de Brundtland, a Assemblia Geral das

Naes Unidas estabeleceu, em 1989, uma resoluo para marcar outra conferncia

internacional, em funo das crises ocorridas nos pases em desenvolvimento, do

colapso do bloco leste, da acelerao da globalizao econmica. Alm disso, nas

entrelinhas, polticos e governos descobriram a poltica verde como um tema popular

(Clapp e Dauvergne, 2005).

Diante destes fatos, foram programados vrios eventos, tais como o Rio-92, no

Brasil, em 1992, a Rio+5, em Nova Iorque em 1997 e o Rio+10, em Johanesburg, em

2002. Alm destes encontros a ISO (International Standart Organization) lana a Srie

ISO 14000 em 1992 aproximadamente.

15

Mais de 160 governos assinaram a Conveno Marco sobre Mudana

Climtica na Rio-92. O objetivo era: evitar interferncias antropogenicas perigosas no

sistema climtico; tambm foi includa uma meta para que os pases industrializados

mantivessem suas emisses de gases de efeito estufa nos nveis de 1990. Em 1997

em Kyoto, Japo, assinado o Protocolo de Kyoto, um novo componente da

Conveno, que contm, pela primeira vez, um acordo vinculante que compromete os

pases do Norte a reduzir suas emisses.

As preocupaes econmicas e do meio ambiente nunca estiveram to

presentes. A tendncia dicotomia (diviso em dois grupos) entre meio ambiente e

produo, benefcios e custos tem um efeito adverso no progresso. De fato, h uma

ampla gama de opes na tomada de decises, e, para que estas sejam acertadas,

necessrio certo preparo. Para que aprendamos a tratar e entender os problemas que

surgiro na tecnologia moderna, especialmente na tecnologia do futuro, necessrio

que certos princpios bsicos sejam aprendidos e praticados (Himmelblau, 1982).

A interveno humana no representava uma grande ameaa enquanto a

populao ainda era reduzida e o nvel de tecnologia baixo, dando oportunidade para

a atmosfera acionar seus mecanismos de controle internos e manter a estabilidade

necessria. As crescentes inovaes tecnolgicas, a partir da segunda metade do

sculo dezoito, intensificaram a produo industrial, altamente dependente das fontes

primrias de energia fssil como o carvo, o que ocasionou um nvel de poluio do

ar capaz de comprometer os mecanismos regulatrios da atmosfera (Dorst, 1973).

Apesar do crescente registro de bitos relacionados poluio atmosfrica

aliado s condies meteorolgicas, somente a partir do trgico incidente ocorrido em

Londres, em 1952, com a perda de 4.000 pessoas por bronquite e pneumonia, num

intervalo de quatro dias, que a comunidade cientfica se atentou para a necessidade

de buscar solues atravs de estudos para se prever as condies atmosfricas

favorveis concentrao de poluentes (Dorst, 1973).

H muitas dcadas, observa-se o aumento de fatos e estudos que apontam os

riscos que processos industrializados e seus produtos gerados podem causar sade

humana e vida de nosso planeta. Pode-se ainda afirmar que necessrio controlar

estes tipos de processos, com todas as suas emisses e que de fundamental

importncia, avaliar os resultados gerados, como os que esto contidos neste

trabalho, o de monitoramento de substncias gasosas orgnicas volteis de uma

indstria e o de controle de todos os processos similares, que hoje despejam

16

toneladas de solventes em nossa atmosfera, tornando-a cada vez menos propcia

para a sobrevivncia dos seres vivos (Himmelblau, 1982).

A principal conseqncia do aumento de emisses na atmosfera o efeito

estufa. Entre os anos de 1970 a 2004, houve um aumento de 70% nas emisses

globais dos gases de efeito estufa. O maior aumento das emisses globais de gases

de efeito estufa se deu no setor de oferta de energia, aumento de 145% e na

seqncia, no setor industrial, com o aumento de 65% (IPCC, 2007). Um dos motivos

para esse aumento a taxa total de emisso ser maior que a taxa de absoro do

meio ambiente. O desenvolvimento industrial de um pas afeta consideravelmente a

qualidade do ar. A reversibilidade dessa situao no ocorre at que um nvel de

capital seja atingido e para que isso ocorra, necessrio que seja feito controle das

emisses e que elas sejam regulamentadas por lei, ou seja, que se torne uma

obrigatoriedade legal (BAIRD, 2002).

H processos onde so utilizadas centenas ou at milhares de litros de

produtos chamados VOCs, ou conhecidos como substncias gasosas orgnicas

volteis, e despejados a cada ms de operao. Estes produtos esto contidos

principalmente nas tintas, com uma composio final variando entre 40 e at 85%

contabilizados como solventes. Solventes estes, utilizados para melhorar a

viscosidade e aplicao do produto final; aps sua catlise (tinta seca), porm, no

participam da composio do produto final pintado, so volteis sensveis a variaes

de temperatura.

Neste processo, onde utilizamos pigmentos coloridos, misturados a solventes

orgnicos, obtemos um produto chamado tinta. Este produto foi desenvolvido

justamente para a proteo de peas, equipamentos, acessrios dando um

acabamento ao produto fabricado, melhorando seu aspecto visual e trazendo um

ponto de conservao, pois a tendncia a entropia, sem o tratamento final, seria muito

mais acelerada.

Com a aplicao deste processo e todas as suas tcnicas, utilizando diversos

produtos qumicos para o tratamento da superfcie, no plano final da linha de

montagem, e verificando a quantidade de resduos slidos e lquidos gerados, notou-

se a importncia e necessidade na realizao de estudos de otimizao de utilizao

dos insumos e at mesmo, dos resduos slidos, lquidos, pastosos e gasosos

oriundos do processo de Pintura Automotiva (Serber, 2009).

17

Para realizao deste estudo foi feita uma avaliao em diversos processos

semelhantes, a fim de determinar um grau de preciso para os clculos e compar-los

com os resultados obtidos, para confirmar a lei de conservao de massa no

processo, ou uma possvel violao da mesma. Os estudos de Balano de Massa e

energia tambm so abordados. Alm dessas observaes, foram realizados outros

estudos complementares, a fim de se obter um resultado mais satisfatrio ao fim

deste projeto, englobando todos os insumos e rejeitos oriundos do processo em

questo.

Foram utilizadas metodologia de Balano de Massa e a tncica chamada F.I.D

para avaliar as emisses de VOCs.

A primeira metodologia, tecnicamente chamada de Balano de Massa, aponta

justamente um resultado que pode ser satisfatrio para a avaliao e otimizao do

uso de insumos de processos industrializados e ainda, nos permite contabilizar

qualquer tipo de gerao de resduo. Esta metodologia apresenta como principal

objetivo, a resoluo de problemas para todas as operaes unitrias, podendo, a

partir dela, responder sempre, a primeira questo de cada processo: quanto se deve

utilizar de insumos para processar um produto qualquer. O Balano de Massa ou

balano material simplesmente uma contabilidade de fluxos e alteraes para o

sistema (Himmelblau, 1982).

Uma segunda etapa, para verificar se a metodologia est correta, denominada

por Detector por Ionizao de Chama (F.I.D), tambm foi adotada neste processo,

podendo nos ajudar a identificar quantitativamente, a concentrao em cada ponto

monitorado e posteriormente, comparar resultados obtidos pelo Balano de Massa

realizado, apontando se houve ou no erro nos levantamentos realizados (Alloway e

Ayres, 1993).

Na necessidade de processos mais eficientes, com estudos de Balano de

Massa e acompanhados de estudos cromatogrficos, nota-se grande interferncia

dos insumos do processo de pintura na causa dos efeitos colaterais que vem sendo

notados em nossa atmosfera. Aquecimento Global, Efeito Estufa, Estreitamento

da Camada de Oznio, Adensamento da Camada de Dixido de Carbono, Smog

Fotoqumico, todos estes e muitos outros advindos das emisses de compostos

volteis para nossa atmosfera e com grande participao de processos de pintura e

secagem das indstrias e principalente do setor automotivo.

18

Por conta destes interesses, foram abordadas Leis, Normas, Resolues,

Artigos e Portarias, para a adequao dos valores obtidos aos valores limites

permitidos por lei, tornando cada processo existente, passvel de controle, com um

limite legal de atendimento e com possibilidade comparativa de apontar se um

processo que est ou no adequado para as atuais condies atmosfricas exigidas

por lei.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo geral

Este trabalho tem como objetivo o monitoramento e controle da quantidade de

substncias gasosas orgnicas volatilizadas e emitidas durante o processo de pintura

e secagem, na etapa de tratamento de superfcies e comparar duas metodologias

diferentes para a quantificao desses volteis. Para isso abordado todo o ciclo de

fabricao das mquinas, desde a aplicao dos insumos, at a fase onde se inicia a

catlise ou secagem, onde ocorre um dos processos mais danosos nossa

atmosfera, a emisso de substncias gasosas orgnicas volteis.

1.1.2 Objetivos especficos

Estudar as Emisses de Carbonos Orgnicos Volteis (VOCs) oriundos de

processos de pintura e secagem, durante a fabricao de mquinas agrcolas;

Determinar a concentrao de volteis por mtodo de Balano de Massa

terico mensal para o perodo de Janeiro de 2006 a Dezembro de 2009.

Determinar a concentrao de volteis por (F.I.D), com amostragens

expordicas para o perodo de 2006 a 2009;

Comparar os resultados obtidos pelos mtodos e tcnicas como o Balano de

Massa Terico e (F.I.D);

Discutir as principais tcnicas para o controle da emisso de substncias

gasosas orgnicas (VOCs), oriundas de um processo de pintura no setor automotivo;

Avaliar as quantidades de tintas e insumos utilizados, comparando as

quantidades de mquinas produzidas s suas respectivas emisses atmosfricas.

Minimizar a gerao de resduos no processo de pintura;

Otimizar produo adequando todos os seus processos pintura.

19

2 Reviso Bibliogrfica

2.1 Compostos Orgnicos Volteis

Os compostos orgnicos volteis (VOCs) so definidos como compostos

orgnicos de elevada presso de vapor e so facilmente vaporizados em condies

de temperatura e presso ambientes. A maioria dos hidrocarbonetos, incluindo

orgnicos nitrogenados, clorados e sulfurados so designados como VOCs. Os

termos hidrocarbonetos (HC) e VOCs so geralmente confundidos, sendo que os

ltimos so um subgrupo dos primeiros. Os hidrocarbonetos so geralmente

derivados do petrleo e so formados exclusivamente por tomos de hidrognio e

carbo e o, sendo o metano o gs mais abundante. No grupo dos VOCs incluem-se os

alcanos (metano), os alcenos (altamente reativos), os alcinos (raros na atmosfera), os

aromticos (derivados do benzeno), os aldedos e as cetonas. Os restantes VOCs

no hidrocarbonetos, apesar de pouco abundantes, apresentam elevada reatividade:

xidos de etileno, formaldedo, formol, tetracloreto de carbono, CFC e PCB. (Carlini,

1988).

2.2 Metodologias para monitoramento de VOCs

2.2.1 Detector de Ionizao de Chama (FID)

um instrumento utilizado para detectar a presena de hidrocarbonetos,

mais especificamente hidrocarbonetos (HC) como o metano (CH4), etano (C2H6),

acetileno (C2H2), hexano (C6H14) e outros compostos contendo carbono, que podem

estar presentes na amostra medida. O instrumento est conectado a um cromatgrafo

a gs por um tubo chamado de capilar, e dispe de uma cmara com uma chama.

Gases so injetados nesta cmara, enquanto o hidrognio e o oxignio so

adicionados a partir de outra fonte. Um componente de ignio eltrica usado para

acender a chama dentro do detector de ionizao de chama. A combusto porterior

de hidrognio e oxignio cria uma corrente carregada entre o jato de chama, que

funciona como um eletrodo e outro eletrodo na cmara.

Apresenta grande aplicabilidade, alta sensibilidade, estabilidade e uma

excepcional resposta linear. Os ons so gerados pela combusto de compostos

orgnicos na chama. No uma queima que gere dixido de carbono e gua, mas

uma ionizao propiciada pela alta temperatura da chama de hidrognio. Um coletor

20

tipo eletrodo cilndrico colocado a poucos milmetros da parte superior da chama o

lugar em que a corrente inica medida, atravs do estabelecimento de um potencial

entre o setor de formao dos ons e o eletrodo coletor. Pequenos sinais de corrente

so ampliados e passados para o registrador. A performance do detector

influenciada pela adequada mistura de ar e hidrognio na chama.

Um detector de ionizacao de chama (FID ou DIC) consiste em uma chama de

Hidrognio (H2)/ ar e um prato coletor. O efluente passa da coluna do CG atravs da

chama, a qual divide em molculas orgnicas e produz ons. Estes ons so

recolhidos em um eletrodo negativo e produzem um sinal eltrico. O FID

extremamente sensvel com uma faixa dinmica grande. Sua nica desvantagem

que destri a amostra. O FID oferece uma leitura rapida, precisa e continua da

concentrao.

2.3 Efeitos de volteis nos seres vivos

Hoje, a maioria das pessoas tem sido exposta a algum tipo de solvente no

trabalho ou em casa atravs de tinta fresca. Embora, na ltima dcada, os nveis de

exposio tenham diminudo muito nos pases industrializados, o nmero de

trabalhadores expostos regularmente a solventes ainda grande. Na Sucia, cerca

de 5 10 % da populao total de trabalhadores regularmente exposto a solventes,

o que nos leva a crer que hoje vrias dezenas de milhes de trabalhadores so

expostos a solventes por todo o mundo (Johnson & Nyln, 1995).

Os efeitos da exposio crnica a solventes ligados inalao ocupacional ou

ao abuso intencional destas substncias incluem vrias alteraes neurolgicas

perifricas e centrais, alteraes psiquitricas e comportamentais, alm de alteraes

metablicas em diversos rgos, comumente descritas. Do ponto de vista

experimental, os estudos animais corroboram as alteraes clnicas encontradas no

homem e mostram a interao dos solventes entre si e com outras substncias

(Johnson & Nyln,1995).

Um exemplo o tolueno, presente em muitos produtos de uso domstico e

industrial e o principal solvente envolvido no abuso de substncias e na exposio

ocupacional. O problema mais grave no estudo de patologias relacionadas ao tolueno

que este est geralmente associado, em suas preparaes comerciais, a outras

substncias. O potencial txico do tolueno j foi estudado nos seguintes aspectos:

parmetros farmacolgicos; caractersticas fsico-qumicas; exposio; estudos

21

clnicos; diagnstico; pesquisa experimental; tolerncia e dependncia; efeitos agudos

e crnicos; neurotoxicidade; teratogenicidade; doenas psiquitricas;

carcinogenicidade e tratamento (Carlini, 1988).

Alm do tolueno, tem-se observado a utilizao do isocianato. Dentre as

profisses que esto expostas a estas substncias qumicas, principalmente ao

isocianato e, tambm, aos solventes orgnicos, encontram-se os pintores

automotivos, os quais apresentam risco de desenvolver srios problemas

respiratrios.

No Brasil, em 2005, dos 6.827 casos de intoxicao atribudos s

circunstncias ocupacionais, 2.515 (37%) foram causados por animais peonhentos,

1.734 (25%) por agrotxicos de uso agrcola e 898 (13%) por produtos qumicos

industriais, mostrando que 75% das intoxicaes ocupacionais so causadas por

estes trs agentes txicos, de acordo com a Sinitox/FioCruz1 (FUNDAO

OSWALDO CRUZ, 1997).

Tambm possvel citar a perda auditiva, uma das doenas ocupacionais mais

predominantes nos Estados Unidos e na maioria dos pases industrializados (United

States Department of Labor, Occupational Safety and Health Administration, 1981;

Ginnold RE, 1979). Nos Estados Unidos estima-se que no mnimo um milho de

trabalhadores de fbricas tem sofrido com prejuzos auditivos relacionados com o

trabalho, e aproximadamente meio milho destes trabalhadores tm de moderados a

severos prejuzos auditivos (United States Department of Labor, Occupational Safety

and Health Administration, 1981).

Estudos feitos em todo o mundo mostram que a incidncia de perdas auditivas

em trabalhadores muito grande. O que at pouco tempo havia sido ignorado que a

perda auditiva no causada apenas pelo rudo, mas pode ser causada ou

potencializada por agentes qumicos, como solventes orgnicos ototxicos,

1 O Ministrio da Sade implantou em 1980 o Sistema Nacional de Informaes Txico-Farmacolgicas - SINITOX, vinculado

Fundao Oswaldo Cruz, como um sistema de informao de abrangncia nacional. Entre as finalidades deste Servio

destacam-se a assessoria no fornecimento de informaes, divulgao e notificao dos casos de exposio e/ou intoxicao

pelos vrios agentes txicos presentes em nosso meio ambiental e a consolidao dos dados de ocorrncia de intoxicaes em

nvel nacional. O SINITOX composto por vrios Centros de Assistncia Toxicolgica, que tem a funo de assessorar os

servios de sade na identificao e no tratamento dos casos de intoxicaes, atravs de orientaes para diagnsticos e

tratamentos precisos e suporte laboratorial adequado.

22

encontrados nos ambientes de trabalho (United States Department of Labor,

Occupational Safety and Health Administration, 1981).

2.3.1 Natureza e toxicologia

As concentraes de VOCs na troposfera so influenciadas pela emisso,

disperso, deposio e reaes fotoqumicas. Tanto fontes biognicas quanto

antropognicas contribuem para a concentrao de VOCs na troposfera. Nas reas

rurais predominam as emisses de origem biognica, enquanto que nas industriais

predominam emisses de origem antropognica, oriundas da queima de combustveis

fsseis, indstrias qumico-petroqumicas, etc. (HANSEN e PALMGREN, 1996). A

emisso de VOCs tem um impacto direto e importante sobre o homem. O risco

toxicolgico principal dos VOCs associado pela inalao. Os vapores penetram nas

vias respiratrias chegando at os alvolos pulmonares, onde se dissolvem no

sangue (ALVARES JR.2, 2002 apud SCHIRMER, 2004).

Alm dos efeitos diretamente causados ao homem, os VOCs tambm

produzem efeitos indiretos, afetando consideravelmente o meio ambiente. A

transferncia dos VOCs presentes no ar para o meio aqutico ocasiona uma srie de

problemas. A gua potvel, por exemplo, alterada devido presena destes

contaminantes, seja em lenis subterrneos ou em superfcie. Os VOCs podem

ainda ser adsorvidos em diferentes superfcies slidas (argila, lama, etc.) sendo

dessorvidos em outros meios naturais (SCHIRMER, 2004).

Quase todos estes VOCs, ao combinar-se com xidos de azoto, radiao solar

e oxignio, na atmosfera, funcionam como percussores de um conjunto de gases

agressivos, os chamados oxidantes fotoqumicos (GONALVES, 2004). Dentre os

oxidantes fotoqumicos presentes na atmosfera, o oznio o que se encontra em

maior quantidade (70 a 80%). Tambm so foto-oxidantes o peroxiacetilnitrato (PAN),

peroxibenzolnitrato (PBN), acrolena, benzopireno, aldedos, cetonas, etc. (LVARES

Jr., 2002 apud SCHIRMER, 2004). Gonalves (2004) ainda acrescenta que os VOCs

so poderosos absorventes da radiao infravermelha e importantes geradores de

CO na troposfera, contribuindo para o efeito estufa e o aumento da temperatura

global.

23

Sendo assim, torna-se imprescindvel o controle da emisso de gases e

vapores poluentes na atmosfera, pois mesmo lanados no ar, so capazes de alterar

o ecossistema de maneira global.

2.3.2 Exposio aos solventes - Toxicologia

A maioria das indstrias emprega os solventes em algum de seus processos de

fabricao. Fundamentalmente, so utilizados como veculos para aplicar

determinados produtos, tais como pintura, vernizes, lacas, tintas, adesivos, etc; como

tambm em processos de eliminao tais como desengraxantes, agentes de

extrao, etc. A indstria qumica emprega solventes para realizar determinados

processos e reaes entre substncias previamente dissolvidas ou suspensas no seu

interior e algumas vezes so usados como reativos de partida ou como compostos

intermedirios de snteses qumicas (United States Department of Labor,

Occupational Safety and Health Administration, 1981).

A seguir so descritos alguns exemplos sobre a utilizao de solventes na

indstria:

Indstria Alimentcia: extrao de azeites e graxas como o ciclohexano e

o sulfeto de carbono.

Indstria Siderrgica: limpeza e desengraxamento de peas com

tricloroetileno e cloreto de metileno e a refrigerao em processos de

corte, com hidrocarbonetos alifticos.

Indstria de Calados: como solventes de colas e pegas em mistura de

hexanos.

Indstria de Plsticos e Borracha: como solventes de matrias-primas e

de transformao, por exemplo, dimetilformamida, clorofrmio, acetona,

etc.

Indstria de Madeira: como solventes de lacas e vernizes, como por

exemplo, a terebentina, tolueno, etc.

Indstria Cosmtica: como dispersantes de lcool etlico, lcool

isoproplico, clorofrmio.

Indstria Farmacutica: em sntese de frmulas.

Indstria de Tintas: como diluentes para tolueno, acetatos, cetonas, etc.

24

Limpeza a seco: como solventes de substncias orgnicas, como por

exemplo, o tetracloroetileno.

Os trabalhadores acabam sendo expostos a solventes em seu local de

trabalho, ao manuse-lo e ao armazen-lo. Devido sua volatilidade e ao respirar

seus vapores, os solventes penetram pelas vias respiratrias e podem chegar at aos

tecidos e rgos mais receptivos.

Se ocorrerem derrames ou respingos, os solventes podem entrar em contato

com as mos do trabalhador ou impregnar suas roupas e, assim, penetrar na pele.

Com a manipulao dos solventes, do material de trabalho, a roupa, etc, produz-se

gradativa contaminao e gradativa intoxicao, podendo agravar em situaes

crticas.

2.4 Legislao de VOCs / Odores

medida que se conhecem melhor os efeitos da poluio atmosfrica na vida

humana e no meio ambiente, as exigncias legais de controle de compostos

orgnicos txicos e odorferos tm incrementado. O aumento da exigncia dos

regulamentos por entidades municipais, nacionais e internacionais tem levado os

setores industriais e comerciais a aplicar tecnologias mais rigorosas no tratamento de

emisses gasosas.

Os limites de emisso so estabelecidos por agncias ambientais, tendo em

conta o potencial risco sade e degradao ambiental que estes poluentes podem

causar. Nos programas de ao da Unio Europia (EU) a preveno da poluio

atmosfrica tem sido apontada como uma das questes mais relevantes no que diz

respeito ao meio ambiente. Na dcada de 90, o Comit Europeu de Normalizao

(CEN) formou uma comisso tcnica que desenvolveu um teste padro para o odor, o

qual foi liberado no final de 2001, intitulado EN 13.725: Qualidade do ar -

Determinao da concentrao do odor pela olfatometria dinmica. (McGINLEY M.e

McGINLEY C, 2002).

A Legislao Federal Brasileira, mediante a Resoluo CONAMA 03/90,

estabelece padres de qualidade do ar para os poluentes convencionais, tais como:

partculas totais em suspenso, dixido de enxofre, monxido de carbono, todavia,

no estabelece padres de emisso ou limites de emisso de compostos odorficos

pelas fontes de emisses ou metodologias para a anlise de odores. Entretanto, a

25

Poltica Nacional do Meio Ambiente considera como poluio todas as atividades que,

direta ou indiretamente, prejudiquem o bem estar da populao. Desta forma, quando

se necessita de padres para mensurar o odor, deve-se buscar um entendimento

entre as partes interessadas ou valer-se de legislaes praticadas fora do Brasil

(Muniz, 2007).

Em Santa Catarina, o Decreto 14.250 FATMA, 1981 regulamenta dispositivos

da Lei n 5.793 de 15 de outubro de 1980, referentes Proteo e a Melhoria da

Qualidade Ambiental. Na Subseo III, da Seo III, Captulo II, que trata dos padres

de emisso, encontra-se o Artigo 31, que estabelece que proibida a emisso de

substncias odorferas na atmosfera em quantidades que possam ser perceptveis

fora dos limites da rea de propriedade da fonte emissora. Alm disso, a norma

determina que a constatao das emisses deva ser feita por agentes credenciados e

baseada em uma lista de substncias de referncia, atravs de sua comparao no ar

com o Limite de Percepo de Olfativa (LPO).

O Decreto 14.250 (FATMA, 1981), prev o LPO para apenas 53 produtos

qumicos. Este fato est muito aqum da realidade, uma vez que apenas no ano de

1985 o Registro Internacional de Substncias Qumicas Potencialmente Txicas

(IRTC), fez meno ao registro pelo Chemical Abstracts Service (CAS) de 7 milhes

de substncias qumicas. Alm disso, os LPO dos compostos odorantes

estabelecidos pela legislao catarinense so similares em gnero e nmero aos

tabelados por Leonardos et al.20 (1969), cuja definio no resultante de uma

pesquisa experimental.

No Estado do Paran, a Resoluo n 041/02 SEMA (Captulo I, Artigo 11)

estabelece que atividades geradoras de substncias odorferas, com uma taxa de

emisso acima de 5.000.000 UO.h-1 (unidades de Odor por hora), devero promover

a instalao de equipamento previamente analisado pelo Instituto Ambiental do

Paran, visando captao e remoo do odor. O tipo de equipamento de remoo

de odor a ser instalado depender das condies locais de disperso, da proximidade

de reas habitadas e da quantidade de substncias odorferas emitidas, a qual dever

ser quantificada por olfatometria e expressa em Unidades de Odor lanadas na

atmosfera por hora. A eficincia do equipamento de remoo de odor, determinada

por olfatometria (Norma VDI 3881: Olfactometry, Odour Threshold Determination, Part

1-4), deve ser no mnimo de 85%, sendo que esta determinao aplica-se a uma fonte

fixa pontual (chamin). (Muniz, 2007).

26

3 Pintura

As indstrias de tintas utilizam um grande nmero de matrias-primas e produz

uma elevada gama de produtos em funo da grande variedade de

produtos/superfcies a serem aplicados, forma de aplicao e especificidade de

desempenho. De modo geral, a tinta pode ser considerada como uma mistura estvel

de uma parte slida (que forma a pelcula aderente superfcie a ser pintada) em um

componente voltil (gua ou solventes orgnicos). Uma terceira parte, denominada

aditivos, embora representando uma pequena percentagem da composio, a maior

responsvel pela obteno de propriedades importantes tanto nas tintas quanto no

revestimento. (Duarte e Grauer, 2007).

A tinta uma preparao, o que significa que h uma mistura de vrios

insumos na sua produo. As matrias-primas bsicas para a produo de quase

todos os tipos de tintas so constitudas pelas resinas, pigmentos, solventes e

aditivos.

3.1 Tintas Automotivas

Existem basicamente trs tipos de tintas automotivas: As tintas de polister,

tintas a base de laca de nitrocelulose (conhecidas como Duco) e tintas acrlicas. As

tintas de polister so indicadas para pinturas coloridas e brilhantes, ideal para

modelismo de carros e motos. As tintas Duco, formam uma camada plstica e

possuem vrios tons. Praticamente todas as cores esto nessa segunda categoria. As

tintas acrlicas devem ser diludas em verniz acrlico e no atacam pinturas metlicas

ou transparncias. (Paint Quality Institute, 2009).

Alm disso, existe um terceiro material que chamado de primer. Ele ajuda a

aderir tinta ao plstico, uma vez que ela foi feita para aderir em metal e necessita de

um fixador para grudar em outras superfcies. As tintas duco atacam o plstico (assim

como alguns solventes), por isso, o uso de primer no s recomendado, como

obrigatrio. Outra opo para se aderir tinta no plstico so os chamados "promotores

de aderncia". Um composto feito exclusivamente para esta funo, servindo como

base ou podendo ser usado antes do tradicional fundo (de cor cinzenta). (Pieruci,

2005).

A diluio da tinta depende do fabricante que a vende. Alguns as vendem j

com um pouco de solvente, de modo que a quantidade necessria menor. Outros as

27

vendem quase in-natura, parecendo uma pasta grossa, de modo que necessrio

muito mais solvente. De qualquer maneira, a quantidade de solvente bem maior que

nas tintas prprias para o plastimodelismo. Em geral deve ser uma parte de solvente

para uma de tinta (em tintas com viscosidade muito baixa) e at trs de solvente para

uma de tinta, em caso de tintas mais grossas. (Paint Quality Institute, 2009).

Para dissolver as tintas automotivas, recomenda-se usar o diluente apropriado,

normalmente recomendado para o tipo de tinta a ser usada. Costuma-se usar o

thinner, que um solvente (so destinados principalmente limpeza dos materiais de

pintura) como diluente, o que merece uma ateno um pouco maior. Tintas acrlicas

s devem ser dissolvidas em verniz acrlico, caso contrrio, pode ocorrer o

"queimado" da cor, ou decantao do pigmento no fundo.

Assim como existem as tintas automotivas, existe tambm o verniz automotivo,

que tem a mesma funo do verniz convencional. A vantagem que este, sendo

prprio para o tipo de tinta, no reage com a mesma, causando mudanas de cor ou

defeitos na pintura tipo enrugamento. Alm disso, o verniz automotivo bem mais

resistente ao tempo, e no amarela com facilidade. Existem dois tipos de vernizes, o

pronto para uso que s diluir e usar, e os chamados "bi-componentes". Este ltimo,

como o nome diz, dividido em dois compostos, a tinta e o catalisador, uma espcie

de "secante". Este mais forte e merece maior ateno na hora da aplicao alm de

uma experincia maior por parte do plastimodelista. (Paint Quality Institute, 2009),

(Duarte e Grauer, 2007, 2008 e 2009).

3.2 Resinas

um composto orgnico derivado do petrleo, que passa de seu estado lquido

para o estado slido, atravs de um processo qumico chamado Polimerizao,

reao qumica que d origem aos polmeros, macromolculas polimricas ou

monmeras, essenciais ao processo onde a secagem um fator primordial ao

processo de pintura. (Paint Quality Institute, 2009).

3.3 Pigmentos

Os pigmentos so ps ou partculas bem reduzidas dispersados nas tintas.

Muitos pigmentos so usados tanto em tintas base de gua como base de

solventes.

28

3.3.1 Pigmentos bsicos

So os pigmentos que proporcionam a brancura e as cores; so tambm as

principais fontes do poder de cobertura. O dixido de titnio (TiO2) o principal

pigmento branco, apresentando as seguintes caractersticas:

Proporciona uma brancura excepcional ao dispersar a luz.

Proporciona brancura e poder de cobertura em tintas foscas e brilhantes,

tanto midas como secas ou reumedecidas.

relativamente caro.

O uso de um extensor (ou carga) correto garante o espaamento adequado

das partculas de TiO2 para evitar o acmulo e a perda do poder de cobertura,

especialmente em tintas foscas ou acetinadas.

Em tintas para exterior tm maior tendncia calcinao do que a maioria dos

pigmentos coloridos.

O pigmento polmero esfrico opaco o segundo pigmento branco mais usado.

usado em conjunto com o TiO2 para proporcionar disperso e espaamento

adicionais. Pode ajudar a reduzir o custo de formulao da tinta e aprimorar certos

aspectos da qualidade da tinta. Pigmentos coloridos proporcionam cor pela absoro

seletiva da luz. H dois tipos principais:

Orgnicos: Incluem os de cores mais brilhantes, alguns dos quais so

bastante durveis no uso em exteriores. Exemplos de pigmentos

orgnicos so o azul ftalo e o amarelo.

Inorgnicos: Geralmente no so to brilhantes quanto s cores

orgnicas (muitos so descritos como cores terrosas), so os pigmentos

exteriores mais durveis. Exemplos de pigmentos inorgnicos so o

xido de ferro vermelho, o xido de ferro marrom e o xido de ferro

amarelo.

Os pigmentos coloridos so combinados em disperses lquidas chamadas

corantes, que so adicionadas no ponto de venda s bases de pigmentao (mixing

29

machine). Na fbrica, os pigmentos de cor so usados nas formas de p seco ou

lquido no preparo de tintas pr-embaladas. (Paint Quality Institute, 2009).

3.3.2 Pigmentos extendedores

Proporcionam volume a um custo relativamente pequeno. Oferecem um poder

de cobertura muito menor do que TiO2 e interferem em diversas caractersticas,

incluindo brilho, resistncia abraso e reteno exterior de cor, entre outras.

Algumas das cargas usadas mais freqentemente so:

Argila: silicatos de alumnio (tambm chamados de caulim ou argila da

China) so usados principalmente em pinturas de interiores, mas

tambm em algumas pinturas exteriores. Calcinada (aquecida para

remover a gua e criar ligao entre as partculas e o ar), a argila

proporciona maior poder de cobertura que a maioria das cargas em

tintas porosas; a argila delaminada aumenta a resistncia a manchas.

Slica e silicatos: proporcionam excelente resistncia escovao e

abraso. Muitos deles tm grande durabilidade em pinturas exteriores.

Slica diatomcea: uma forma de slica hdrica que consiste em antigos

organismos unicelulares fossilizados. usada para controlar o brilho em

tintas e vernizes.

Carbonato de clcio: tambm chamado de giz, um pigmento de uso

geral, baixo custo e reduzido poder de cobertura, usado tanto em tintas

para exterior como nas para interior.

Talco: silicato de magnsio - uma carga de uso geral relativamente

macio usado em tintas para exterior e interior.

xido de zinco: um pigmento reativo muito til por sua resistncia a

mofo (bolor), como inibidor de corroso e bloqueador de manchas.

usado principalmente em fundos e em pinturas exteriores. (Paint Quality

Institute, 2009).

30

3.4 Dispersantes e Umectantes

Dentre os principais aditivos utilizados destacamos os agentes dispersantes e

umectantes, que so os responsveis pela disperso dos pigmentos na tinta e

aumentam a molhabilidade de cargas e pigmentos, facilitando a disperso.

O processo de disperso visa a obteno de partculas primrias de pigmentos,

que devido sua alta energia superficial e condies ambientais, como umidade,

impurezas e cargas eltricas, no se apresentam isoladamente e sim em

associaes, que podem ser dos tipos agregados ou aglomerados.

A umectao dos aglomerados de pigmentos a fase inicial do processo de

disperso, no qual o aditivo umectante atua na reduo da tenso interfacial entre a

fase lquida da tinta e a superfcie das partculas slidas. Isso permite que o lquido

chegue aos interstcios dos aglomerados e acelere sua quebra, que acontece

essencialmente por meio de foras de cisalhamento. Entretanto, mesmo depois de

atingido o estado de partculas primrias, essas se atraem mutuamente, resultando na

formao de floculados de pigmentos que so estruturas semelhantes dos

aglomerados. A diferena que os espaos entre as partculas esto repletos de

lquido e no de ar como nos aglomerados.

A estabilizao da disperso feita por meio do uso de dispersantes, que so

adsorvidos na superfcie das partculas, mantendo-as separadas atravs de dois

mecanismos: repulso eletrosttica e/ou impedimento estrico. O impedimento

estrico ou repulso estrica ocorre devido presena fsica de cadeias polimricas,

de modo que as foras de atrao so superadas e o sistema disperso. Esse tipo de

estabilizao mais comum em sistemas base solvente. Para atender s

necessidades de um bom processo de disperso de tintas, so utilizados dispersantes

e umectantes com tecnologia de ponta, que garantem qualidade total no produto final

produzido.(Serber, 2009).

3.5 Solventes

Solventes orgnicos so misturas de substncias qumicas capazes de

dissolver outros materiais. So compostos lipossolveis, no solveis em gua e

muito volteis, sensveis a qualquer aumento de temperatura com propriedades

inflamveis.

31

4 Caractersticas Gerais da Empresa Estudada

A empresa selecionada para este trabalho est situada em uma das maiores

reas industrializadas do Estado do Paran. Esta regio aporta um complexo

abrangente de grandes montadoras de veculos automotores e seus acessrios e

apresenta um potencial de exportao de produtos industrializados muito grande para

todo o mundo.

Esta empresa, na necessidade de obteno de certificaes para possibilitar

exportao de seus produtos bem como suas licenas operacionais, implantou em

todo seu processo produtivo, o gerenciamento de seus efluentes, incluindo suas

emisses para a atmosfera, obtendo resultados para o requerimento das certificaes

expedidas por cada conselho e entidade fornecedora destes documentos. Teve sua

rea estudada e est classificada na linha automotiva como uma das maiores

fabricantes e montadoras de mquinas agrcolas, tratores e tambm veculos de

passeio para o Brasil.

A planta, situada na Cidade Industrial de Curitiba que considerada regio

metropolitana, tem realizado estudos de impacto ambiental e aponta as emisses em

todo seu processo industrial e vem acumulando bons resultados aps enquadramento

na RESOLUO 054/06 SEMA do Estado do Paran, que aponta os limites em

seus artigos, para uma adequao a cada tipo de processo industrializado em

conformidade com a legislao FEDERAL, para todo seu processo produtivo.

Esta empresa, junto com seu quadro de funcionrios, tcnicos, engenheiros,

gerencia e reas administrativas, contabilizam mais de trs mil pessoas trabalhando

no conceito de conservao dos recursos naturais, tm a preocupao com suas

emisses (slidos, lquidos e gases), fazem um trabalho de controle de seus

efluentes, visando uma melhora gradativa da eficincia de seus processos, agregando

valores e apontando satisfatrios ndices de controle interno que tambm acarretam

em uma constante melhora na qualidade de seus produtos.

32

4.1 Descritivo das atividades realizadas

O trabalho teve incio em meados de 2004, onde a empresa mediante contrato

com um laboratrio do Estado de So Paulo realizou o levantamento das principais

fontes de gerao de efluentes, incluindo suas emisses atmosfricas, aplicando

metodologia do Balano de Massa Terico. Porm, ao ser apresentado o plano em

2004, novas definies de processo foram estabelecidas pela RESOLUO 041/02-

SEMA - PR, ainda vigente no Estado do Paran, inviabilizando inclusive o plano para

atendimento do monitoramento de efluentes gasosos, para o requerimento de

renovao da Licena de Operao, validada a cada ano de processo desta empresa.

Por este motivo, a empresa realizou um plano para a adequao dos

processos com emisses e ento, um novo inventrio das principais fontes poluidoras

do processo de fabricao de colheitadeiras, tratores e acessrios. Para isto foi

necessrio, alm da avaliao j realizada, refazer todo o levantamento das fontes,

desenvolverem todo o processo de Balano de Massa nas trs plantas, devido a

RESOLUO 054/06 - SEMA, revogando a RESOLUO 041/02 SEMA e com a

nova forma de apresentao das informaes obtidas ao rgo ambiental, devendo

ser apresentadas no formato que a PORTARIA 001/08 IAP, exige.

33

4.2 Processos com emisses atmosfricas

A empresa possui trs linhas de operao:

Linha de Fabricao de Mquinas Agrcolas (Colheitadeiras).

Linha de Fabricao de Tratores.

Linha de Fabricao de Componentes para Mquinas Agrcolas e

Tratores.

Pode ser observado que em cada Linha (Planta) mencionada acima, o

processo complexo e demanda vrias atividades operacionais nas reas de corte,

solda, engraxe, montagem, lavagem, secagem e pintura. Para este trabalho, o

principal processo a ser contabilizado, o de Pintura, onde foram realizados estudos

pertinentes a esta rea e apresentados como forma de aprimorar a etapa dentro de

um processo de fabricao, apontando toda e qualquer melhora ocorrida ao longo do

perodo estudado.

4.3 Processo de Pintura

O processo de pintura da empresa em estudo apresenta, de forma bastante

sucinta, as etapas que esto abaixo descritas:

Tratamento de Superfcie: limpeza da superfcie metlica, e fosfatizao

para receber camada de cataforese.

Cataforese: aplicao de tinta atravs de eletrodeposio catdica

(fenmeno fsico-qumico).

Estufas de Cura da Cataforese: cura da tinta aplicada por

eletrodeposio (estufa controlada para garantir a fabricao das

mquinas por hora de produo).

Massas Vedantes: aplicao de massas para garantir a estanqueidade

das peas.

Aplicao Primer: camada de tinta que permite nivelar pequenas

irregularidades superficiais existentes na tinta eletrodepositada.

Estufas de Cura do Primer: permite curar a camada de primer aplicado

(estufa controlada por velocidade de processo para garantir a fabricao

das mquinas por hora de produo).

34

Aplicao de Base Cor: camada de tinta que ir proporcionar o aspecto

relativo cor do veculo.

Estufa de Pr-cura de tinta: Permite pr-curar a tinta aplicada.

O processo de aplicao de tinta uma atividade realizada em quatro etapas

sendo trs relacionadas aplicao de tinta (aplicao manual eletrosttica, aplicao

manual eletrosttica corretiva, aplicao por imerso) e uma para a cura parcial da

tinta j aplicada (em estufa, processo de cura, secagem com volatilizao dos

solventes).

A cada troca de cor realizada a limpeza do circuito de tinta e posteriormente a

purga de tinta dos pulverizadores das mquinas de aplicao. Os tempos de limpeza

dos sistemas de aplicao de tintas so considerados muito importantes no processo

de fabricao, pois eles so responsveis por garantir a qualidade das aplicaes de

tinta realizadas a cada troca de cor.

4.4 Cabine de pintura

Designa-se cabine de pintura o local, propriamente dito, onde ocorre a

alocao de maquinrio utilizado neste processo. Esse maquinrio operado por

pessoas capacitadas, com conhecimento no processo de pintura. Nesta etapa, vrias

operaes unitrias so empregadas. Em uma cabine de pintura, aps a avaliao da

rea e geometria da superfcie a ser tratada, utiliza-se uma pistola com fluxo de ar

longitudinal ao longo de trajetos paralelos ao percurso do objeto a ser pintado.

Um fluxo de ar dirigido para dentro do tnel (cabine de pintura) a partir de

ambas as extremidades de entrada e de sada. Um duto de exausto para o ar que

circula longitudinalmente posicionado entre as extremidades de entrada e de sada.

Inclui tambm uma fenda de escape que circunda pelo menos uma parte de rea de

aplicao de pulverizao de tinta para remover o ar de exausto carregado de tinta

pulverizada excedente. A manuteno do fluxo de ar de escape ao longo do percurso

dos objetos pintados aumenta o rendimento de transferncia de tinta e minimiza a

contaminao da tinta recuperada a partir do ar de exausto (Shreve and Brink,

1977).

A pintura com pistola est sendo sujeita a presses crescentes em virtude da

poluio que provoca com solventes volteis e slidos finamente divididos. A

deposio de slidos na ponteira da pistola, ligadas a secagem, faz com que ocorra

35

deposio, fechando os orifcios, acarretando em aumento de presso do processo ou

at mesmo, a parada do processo para limpeza com solventes orgnicos. A pintura

eletrosttica, em que as gotculas de tinta recebem uma carga eltrica com uma

polaridade, enquanto o objeto pintado tem uma carga de sinal oposto, reduz

marcadamente o consumo e leva a um revestimento uniforme. Seu emprego est

limitado a objetos metlicos em cabines de pintura (Shreve and Brink, 1977).

4.4.1 Pintura

As peas produzidas nos Setores de Estamparia e/ou de Solda so

encaminhadas para a Cabine de Pintura (processo de pintura eletrosttica Durr), para

serem submetidas aplicao do tratamento de superfcie (pintura).

O tratamento de superfcie iniciado em uma linha anterior a pintura

comumente chamada de linha de fosfatizao. Com a aplicao de um desengraxante

alcalino (Kinstrip 150) sobre a superfcie da pea, em forma de spray, em dois banhos

distintos, denominados de pr-desengraxe e desengraxe. Ambos os banhos

trabalham a uma temperatura de aproximadamente 60C, obtida pela troca trmica

promovida por cinco queimadores operados a gs natural. O banho de pr-

desengraxe descartado e renovado mensalmente. O banho de desengraxe, por sua

vez, reposto, adicionando-se 50 kg do produto desengraxante a cada turno.

Aps a operao anterior, as peas passam por um spray de gua limpa e pelo

banho contendo o refinador alcalino (Kinfos 17), ambos operando a temperatura

ambiente. O banho do refinador reposto diariamente com 25 kg do produto

refinador.

As peas sadas do refinador so submetidas a um banho de fosfato a quente,

aproximadamente 50C, obtido pela troca trmica promovida por um queimador

operando a gs natural. Para o banho do fosfato observou a utilizao dos produtos

Kinfos 510 (fosfato de dicido de zinco, cido ntrico, fosfato de mangans e de

nquel) e do Aditivo 205 (nitrito de sdio).

Aps o banho de fosfato, as peas passam pelos banhos de gua e de

passivao. O banho de gua ocorre a 85C e o banho de passivao opera em

temperatura ambiente, utilizando do Kin Neutralizador 6 NH (produto a base de cido

crmico).

Ao final da linha do tratamento de superfcie as peas passam por um banho

de gua deionizada e por uma estufa de secagem. A estufa utiliza 02 queimadores

36

para o insuflamento de ar quente no seu interior, mantendo a temperatura entre 100 e

130C.

Aps a limpeza e reviso das peas, estas so encaminhadas para a Cabine

de Pintura, para serem submetidas ao processo mostrado na Figura 1. A pintura

realizada por aplicao com pistola.

Figura 1 Processo de pintura Aplicao de tinta por processo spray

A pintura da linha de Colheitadeiras realizada em duas cabines distintas.

Uma realiza a pintura atravs da imerso das peas em tinta e a outra utiliza a tcnica

de pintura eletrosttica com pistola, aplicao por spray. Os principais elementos

presentes na composio das tintas, diluentes e catalisadores so:

Xileno, solvente leve de nafta, acetato de etil glicol, acetato de butila, resina acrlica,

acetato de 1-metil-2-metoxietileno, Butil glicol, 2-dietilaminoetanol, isobutanol, metil

etil cetoxima, n-butanol, solvente pesado de nafta, acetato de butila, diacetona lcool,

metil isobutil cetona, diacetona lcool, metil isobutil cetona, acetato de n-pentilo,

polmero acrlico, Resina ster de epxi solvel em gua, etil glicol, 2-

dimetilaminoetanol, acrlica solvel em gua, butil glicol, isobutanol, 1-2-4

trimetilbenzeno, 1-6-diisocianato de hexametileno, acetato de 1-metil-2-metoxietileno,

acetato de butila, diisocianato de isoforona, etilbenzeno, solvente leve de nafta,

aguarrs mineral, isobutanol, solvente stoddard, aguarrs mineral, metil etil cetoxima,

butanol, ster de epxi solvel em gua, ster de epxi, etil glicol, 2-

dimetilaminoetanol, butil glicol, isobutanol.

Ao trmino da pintura, as peas so submetidas a uma estufa de secagem e

polimerizao, operando a uma temperatura interna de 100 a 190C, conforme visto

na Figura 2 e Figura 3. Esse padro de aquecimento promovido pelo insuflamento de

37

ar quente, gerado da queima de gs natural de 3 queimadores especficos sendo dois

queimadores na entrada, iniciando a cura das peas e aps o meio da linha de

secagem, outro queimador para garantir a cura no tempo demandado pelo processo.

Convm salientar que a estufa possui, entretanto, 4 queimadores instalados e

que, no momento dos estudos, somente dois encontravam-se em operao regular.

Ao trmino da secagem da tinta, as peas passam por uma cabine de resfriamento

convencional, para posterior envio as linhas de montagem das colheitadeiras, tratores

e seus acessrios.

Figura 2 - Duto de Captao dos Efluentes Gasosos da Estufa de Secagem.

Figura 3 - Viso Geral da Cabine de Secagem de Tinta.

A rea de Pintura possui uma sala dedicada preparao das tintas utilizadas

no processo, denominada de Casa de Tintas. Nesse local so utilizadas operaes de

mistura de diluentes, solventes e catalisadores em vasos misturadores, e suas

emisses so consideradas como pouco relevantes ao processo. Todas consideradas

no balano de massa global.

38

4.4.2 Sistema de coleta e tratamento de gases e vapores

As cabines de pintura e secagem possuem dutos de captao dos efluentes

gasosos, conforme mostrado na Figura 4 onde estudos foram realizados para a

reduo dos vapores orgnicos e possvel emisso de material particulado em

suspenso. Neste sistema, os gases seguem para um tnel, ajudando na reteno de

partculas que possivelmente possam ir para a atmosfera.

Figura 4 - Vista dos Dutos da Cabine de Resfriamento

Este tnel, abaixo da cabine de pintura tem a sua limpeza realizada a cada

trinta dias, retirando-se a borra de tinta e lodo formados, encaminhando-se ao setor

responsvel, dando um destino adequado a cada tipo de gerao de resduo dentro

da empresa. Esta borra faz parte do efluente gerado e atravs de laudos de

quantidade e de composio, foi possvel detectar as quantidades de tinta (pigmentos

e solventes) perdidas durante o processo de aplicao de tinta em peas.

39

5 Materiais e Mtodos

O estudo foi retomado, aps vrios levantamentos e ficou definido que a partir

de Janeiro de 2006, em todo o processo de fabricao, 33 (trinta e trs) pontos

passveis de monitoramento seriam avaliados e destes, 25 (vinte e cinco) serio

fontes de emisso para (VOCs) possveis de monitorar por medies fsicas (F.I.D) e

8 (oito) pontos onde as emisses so fugitivas como as operaes dos agitadores,

misturadores, preparadores, mquinas aplicadoras e tambm locais de utilizao

espordica, seriam estudados por Balano de Massa, sendo todos monitorados ao

longo dos processos de pintura e secagem, a partir da data definida e inclusive, limite,

para a apresentao de um plano de correo junto ao rgo ambiental do Estado do

Paran, no caso de no atenderem os limites legais.

As linhas de fabricao foram monitoradas para VOCs por duas mtodologias

e ficou definido que o trabalho foi subdividido em duas etapas, onde a primeira

levaramos em considerao todos os pontos, para efeito de balano de massa, 33

(trinta e trs) pontos e para efeito de monitoramento por F.I.D, uma diviso mais

pontual para cada etapa de processo, das linhas existestes nesta fbrica.

5.1 Linha de Fabricao de Mquinas Agrcolas

Nesta linha, foram estudadas todas as possibilidades de avaliar fontes de

emisso, incluindo suas emisses fugitivas, chegando ao seguinte levantamento:

Linha de montagem, solda, preparo, engraxamento, lavagem e secagem com

limpeza, pintura, secagem e estocagem de peas. Foram estudadas todas as formas

e possibilidades para encontrar fontes de emisso atmosfrica apontando 12 (doze)

fontes com potencial e possibilidade de emisso atmosfrica, monitoradas em cinco

perodos diferentes.

5.2 Linha de Fabricao de Tratores e seus componentes

Nesta linha, foram estudadas todas as possibilidades de avaliar fontes de

emisso, incluindo suas emisses fugitivas, chegando ao seguinte levantamento:

40

Linhas de montagem, solda, preparo, engraxamento, lavagem e secagem com

limpeza, pintura, secagem e estocagem de peas. Foram estudadas todas as formas

e possibilidades para encontrar fontes de emisso atmosfrica apontando 11 (onze)

fontes com potencial e possibilidade de emisso atmosfrica, monitoradas em cinco

perodos diferentes.

5.3 Linha de Fabricao de componentes para mquinas agrcolas

Nesta linha, foram estudadas todas as possibilidades de avaliar fontes de

emisso, incluindo suas emisses fugitivas, chegando ao seguinte levantamento:

Linha de montagem, solda, preparo, engraxamento, lavagem e secagem com

limpeza, pintura, secagem e estocagem de peas. Foram estudadas todas as formas

e possibilidades para encontrar fontes de emisso atmosfrica apontando 2 (duas)

fontes com potencial e possibilidade de emisso atmosfrica, monitoradas em cinco

perodos diferentes.

5.4 Inventrio das Medies de VOCs

Nem todos os 33 pontos foram monitorados todos os semestres, havendo

variaes nos pontos de amostragem. Alguns pontos no foram monitorados devido:

a) A proximidade entre dois pontos localizados em um mesmo processo sob

mesmas condies, havendo a possibilidade de duplicao do resultado

obtido para apenas um ponto monitorado, na linha em questo;

b) no incio do estudo, no foi monitorada a cabine de retoque de pintura da

linha de fabricao de tratores e tambm, colheitadeiras, por suas

atividades serem classificadas como expordicas ou at mesmo, sem

utilizao em determinados perodos avaliados;

c) o grande nmero de chamins num mesmo processo e mesma linha,

justificando com uma extrapolao, os resultados obtidos de uma fonte,

41

para todas as outras vizinhas, quando as condies nominais de operao

eram identicas e comprovadas por plantas de projeto;

d) alto-custos de monitoramento foram tambm levados em conta para o no

monitoramento de todas as fontes fixas duplicadas (condutores que

correspondem ao mesmo ponto de processo em duplicidade).

As definies inventariadas foram mantidas nos anos de 2006 e 2007, porm,

no ano de 2008, estas consideraes foram contestadas pelo rgo ambiental, no

podendo mais ser utilizadas, fazendo com que o nmero de medies fosse integral,

afetando no custo final do monitoramento. Isto tambm ocorreu devido

comprovao aps a avaliao de relatrios passados, que a vazo de cada chamin

sofria alteraes e apresentava grandes diferenas nos resultados obtidos,

comprovando a real necessidade em monitorar e no tentar um resultado vinculado a

clculos e/ou extrapolaes mesmo que em intervalos de tempo e datas, muito

prximos.

Para o ano de 2009, para tornar o estudo ainda mais detalhado, monitorou-se

todas as 33 (trinta e trs) fontes levantadas no Inventrio realizado pela empresa.

Dessas, 25 (vinte e cinco) foram monitoradas com medies fsicas (cromatografia

gasosa com detector F.I.D), contabilizando o preparo das tintas, sua aplicao

(pintura e retoque) e secagem, abordando todos os processos com possvel emisso

de VOCs.

Por meio do levantamento dos insumos utilizados num processo de pintura

automotivo, foi possvel realizar os clculos utilizando o mtodo de Balano de Massa,

para quantificar em kg/h, kg/ms e kg/ano toda matria prima e/ou insumos

relacionados ao processo de pintura juntamente com seus resduos gerados.

Num segundo momento, por meio de uma segunda metodologia, foi possvel

quantificar inclusive os insumos descartados para a atmosfera. Utilizando em altura

definida, aps diversos levantamentos, o equipamento analisador F.I.D, detector por

ionizao de chama, possibilitando quantificar os insumos (solventes orgnicos e

diluentes) oriundos dos processos de pintura, secagem e cura final, contabilizados

como Carbono Total. Esta uma metodologia que determina a concentrao pontual

de carbono orgnico, para efeito comparativo descartando qualquer tipo de erro,

possibilitanto contestar ou no os levantamentos realizados pelo Balano de Massa.

42

Aps aplicao destes dois mtodos ao longo dos anos de 2006 a 2009, foram

realizados estudo e enquadramento de cada uma das fontes de emisso (chamins),

planejando-se e propondo um novo cronograma de automonitoramento para a

empresa, definindo-se periodicidade do monitoramento e o mtodo mais eficaz para

cada fonte emissora de poluentes gasosos da planta.

Por meio deste plano, realizando todos os monitoramentos necessrios,

aventou-se a possibilidade do estudo apresentado nesta dissertao de mestrado. Os

estudos realizados, no somente foram aplicados para a reduo da emisso de

compostos orgnicos volteis, mas tambm para controle do uso excessivo de

insumos utilizados visando reduo do consumo, melhoria na eficincia de

aplicao da tinta e principalmente na reduo de gerao de resduos de pintura,

como borra e lodo de tinta em suas emisses fugitivas, os VOCs que so liberados

na cabine de aplicao de tintas e durante o processo de secagem.

Os parmetros abordados neste processo, para estudo de balano de massa e

reduo de emisso, foram:

Tempo de aplicao;

ngulo de aplicao;

viscosidade da tinta;

temperatura da tinta aplicada;

leque de aplicao da tinta na pistola;

presso de aplicao da tinta na pistola;

forma e direcionamento com que eram feitas as aplicaes pelos

pintores;

formato da pea;

velocidade de processo; (esteira de apoio das peas com velocidade

determinada);

teor de volteis na preparao das tintas;

catalisadores utilizados para aplicao e secagem;

temperatura de secagem das estufas, quando era o caso;

teor de slidos na tinta quando aplicada;

condutividade da gua das cortinas da cabine de aplicao;

tempo de limpeza e troca de gua das cabines de aplicao.

43

Estes so os parmetros abordados, tidos como base fundamental para incio

dos estudos realizados. Foram apontados como vetores problemticos e de grande

influncia para explicar as altas emisses de VOCs. O planejamento foi estruturado

para que cada um dos pontos acima fosse estudado, apontando melhora durante o

processo de pintura e conseqentemente, reduo nas emisses dos poluentes

liberados como substncias gasosas orgnicas volteis (VOCs). Isto foi possvel

devido a vrios trabalhos correlatos realizados em empresas tambm do setor

automotivo. Estudaram-se os mesmos parmetros mencionados acima, observando

que de extrema importncia, abordar cada um deles, para um maior controle das

emisses oriundas de um processo de pintura automotiva.

O planejamento foi estruturado para que cada um dos pontos acima estudados

apontasse uma melhora durante o processo de pintura e conseqentemente, uma

reduo nas emisses dos poluentes liberados durante a aplicao de tinta nas

peas, os VOCs. Na linha de produo de colheitadeiras, tratores e acessrios temos

trs cabines de pintura a serem contabilizadas, cada uma com suas emisses

controladas por sistemas lavadores de gases (cortinas dgua). Nestas trs linhas,

juntamente ao processo de secagem e retoque de pintura, tambm foram feitas

medies na sada de cada exaustor (Bennett,2010).

5.5 Balano de Massa

Foram levantados 08 (oito) pontos para delinear um perfil das emisses tidas

como fugitivas como, por exemplo, casa de tintas, cabine de retoque de pintura e o

prprio preparo das tintas.

Para a realizao deste balano, definiu-se o poluente, no sendo necessrio

existir uma condio tpica de operao. Por este motivo, optou-se pelo Balano de

Massa para os VOCs, integrando-se casa de tintas e cabine de retoque de pintura na

gesto atmosfrica da empresa. Para este balano, a resoluo 054/06 SEMA

aponta seus limites legais, sendo obrigatrio o seu atendimento (Resoluo 054/06 -

SEMA).

44

5.5.1 Balano de Massa para VOCs

A emisso de VOCs para atmosfera acontece em vrios pontos e reas. Uma

parte delas so emisses lanadas por tubulaes e outras so fugitivas. O

procedimento de Balano de Massa contabiliza as quantidades de VOCs que entram

em cada uma das fbricas e as que saem em forma de borra para o

cooprocessamento e em forma de solvente utilizado para reciclagem. A diferena

entre estes valores, descontado o abatimento por cooprocessamento, a parcela que

foi para a atmosfera, mostra a Figura 5.

Figura 5 - Balano de VOCs da fabricao de colheitadeiras e tratores

As tintas, esmaltes, solventes, catalisadores, vernizes, retardadores, redutores

e primer utilizados no processo de pintura possuem, em mdia, um teor de VOCs de

700,0 g/L na sua composio. A emisso de VOCs por m (metro quadrado) foi

calculada pelo Balano de Massa com base no consumo mdio mensal de tintas, do

perodo de janeiro de 2006 a dezembro de 2009. Tambm foram levantadas

quantidades de borra e lodo removidas do processo ao longo do perodo acima

citado, para a realizao do abatimento por devoluo (Wiemes, 2004).

As informaes necessrias ao clculo da emisso por m tais como consumo

de materiais, quantidades de borra e solvente removido e nmero de chapas

moldadas e fabricadas foram fornecidas pela empresa, em levantamentos realizados

exclusivamente para este trabalho. A empresa tambm utiliza em uma das etapas do

processo, remoo de VOCs pelo lodo das cortinas dgua, existentes em cada uma

das cabines de pintura, onde possivel recolher as borras de tinta formada e ainda,

recolher o solvente contaminado que tambm encaminhado para um aterro ou para

Fabricao de

Colheitadeiras

e Tratores

VOC em insumos

Solventes

Cortina dgua Abatimento

Atmosfera

Co-Processamento

45

o cooprocessamento. Estas quantidades de VOCs deixam de ser emitidas para a

atmosfera, sendo descontadas no Balano de Massa.

Para contabilizar essa remoo de VOCs no Balano de Massa necessrio

saber o teor de volteis no lodo e na borra de tinta. O laboratrio Limnobras foi

contratado para avaliar esses teores, e seus resultados, utilizado nessa metodologia:

teor de volteis no lodo: 12,35%; teor de volteis na borra de tinta: 1,56%; teor de

volteis no solvente contaminado: 99,00%.

No caso do lodo e da borra de tinta, para evitar oscilaes pelas variaes

mensais de quantidade de material encaminhado, foi calculada a mdia mensal de

remoo para o perodo inteiro. A quantidade de solvente devolvido foi informada

separadamente, contabilizando os VOCs por solventes utilizados tambm no

processo de pintura. Logo, tornou-se possvel levantar o valor mdio mensal para

todos os insumos utilizados e todos os resduos gerados, oriundos do processo de

pintura desta empresa. (Wherrett, 2004).

O mtodo aplicado para a determinao do teor de VOCs segue intruo

normativa do Anexo VIII da Resoluo 054/06 - SEMA. A determinao do teor de

VOCs foi baseada no teor de material orgnico do laudo descontando-se a parcela de

leos e graxas, apresentados pelo laboratrio Limnobrs. As equaes utilizadas

nesse mtodo so Equao 1 e Equao 2:

(VCi * VOCi) + SOLVj + RSk