construção de um procedimento para avaliação da lucratividade e produtividade de ligas de...
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UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE PRODUO
MESTRADO EM ENGENHARIA DE PRODUO
ANTO RODRIGO VALENTIM
CONSTRUO DE UM PROCEDIMENTO PARA AVALIAO DA LUCRATIVIDADE E PRODUTIVIDADE DE LIGAS DE ALUMNIO
RECICLADO
DISSERTAO
PONTA GROSSA 2011
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ANTO RODRIGO VALENTIM
CONSTRUO DE UM PROCEDIMENTO PARA AVALIAO DA LUCRATIVIDADE E PRODUTIVIDADE DE LIGAS DE ALUMNIO
RECICLADO
Dissertao apresentada como requisito parcial para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Produo, do Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo, Universidade Tecnolgica Federal do Paran. rea de Concentrao: Produo e Manuteno.
Orientador: Prof. Dr. Ivanir Luiz de Oliveira.
PONTA GROSSA 2011
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A minha amada esposa, Edwiges, que esteve ao meu lado me apoiando com sua compreenso e dedicao. Ao meu pequeno e amado filho Gabriel, pela pacincia que teve e pela fora que me d para que eu possa ser a cada dia um homem melhor. Em especial minha me, Maria Conceio, pela vitria sobre um cncer e uma pneumonia, durante o decorrer do ano de 2010. minha famlia, pai, me e irm, por tudo que fizeram para meu crescimento pessoal e profissional. Pelo apoio prestado nos primeiros passos de minha vida.
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeo a Deus, por todas as bnos derramadas em minha
vida at o dia de hoje. Por ter sido meu refgio nos momentos de dificuldades e minha
fortaleza para vencer mais esse desafio.
Aos meus amigos, de modo geral, que compreenderam esse momento da
minha vida e respeitaram minha ausncia quando se fez necessrio.
Ao meu orientador, professor Doutor Ivanir Luiz de Oliveira, pela pacincia,
companheirismo e ajuda durante a execuo desse trabalho.
Aos meus companheiros de trabalho do IFPR, pela motivao para realizao
do trabalho, bem como pelos esforos para disponibilizar horrios para realizao
deste.
UTFPR, em especial aos professores que compem a Coordenao de
Mecnica, responsveis por minha formao mdia e superior. Aos mesmos,
posteriormente pelo apoio, como companheiros de trabalho, os quais me acolheram e
ajudaram no incio da minha caminhada como docente. Ao Hotel de Projetos, nas
pessoas dos professores Luis Maurcio, Magda e Eliane.
Fundao Araucria, pelos recursos disponibilizados para execuo desse
trabalho.
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RESUMO
VALENTIM, Anto Rodrigo. Construo de um procedimento para avaliao da lucratividade e produtividade de ligas de alumnio reciclado. 2011. 120 f. Dissertao (Mestrado em Engenharia de Produo) Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo, Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Ponta Grossa, 2011.
O alumnio e suas ligas vm ganhando espao nos diversos seguimentos da indstria. Isso ocorre devido as suas caractersticas fsicas e qumicas, que possibilitam seu uso nas mais diversas aplicaes. Mesmo o alumnio, tendo excelente reciclabilidade, com vantagens em relao ao processo primrio, os ndices de reciclagem deste material ainda so baixos. Isso visvel pelos baixos ndices de reciclagem alcanados, principalmente pelos produtos produzidos pelo setor de embalagens, que possuem um baixo ciclo de vida e geralmente empregam o alumnio laminado com pequena espessura (folhas de alumnio). Um fator que influencia diretamente nos custos de produo das ligas secundrias so os preos das sucatas, que no seguem padres de mercado, mas so impostos por grandes centrais de reciclagem ou por atores intermedirios (sucateiros), que inflacionam o mercado. Desta forma, pequenas empresas que reciclam sucatas de alumnio produzidas localmente enfrentam a concorrncia das grandes centrais de reciclagem e das grandes empresas produtoras de alumnio primrio, precisando, assim, buscar alternativas para conseguirem melhores resultados financeiros e de produo. Neste sentido, um estudo que proponha um procedimento para avaliao do processo de produo de ligas de alumnio secundrio faz-se necessrio. O presente estudo buscou entender o mercado de alumnio, de forma regional, analisando a lucratividade e a produtividade alcanada na produo de ligas de alumnio secundrio requeridas. Utilizaram-se as sucatas disponveis na regio de estudo para produo ligas, por meio de uma escala piloto. Foram realizadas 669 corridas que produziram 9 padres de ligas comercias diferentes, num total de 32,9 toneladas de ligas sob a forma de lingotes. Para a produo, levantou-se: a demanda, a necessidade regional de ligas e a disponibilidade das sucatas para produo das ligas demandadas. O estudo apontou que o uso de folhas finas, material alternativo de baixo valor percebido pelo mercado de sucata, aumenta os ndices de produtividade e a lucratividade na produo de ligas de alumnio secundrio. Por outro lado, grupos de sucatas valorizados no mercado regional apresentaram tendncia em diminuir a lucratividade e produtividade pela sua adio nas cargas.
Palavras-chave: Reciclagem de alumnio. Produtividade. Lucratividade. Forno eltrico induo. Folhas de alumnio.
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ABSTRACT
VALENTIM, Anto Rodrigo. Construction of a procedure for evaluating the profitability and productivity of recycled aluminum alloy. 2011. 120 f. Dissertation (Master in Production Engineering) Graduate Program in Production Engineering, Federal Technological University of Paran. Ponta Grossa, 2011.
The aluminum and its alloys are gaining space in the various segments of the industry. This is due to its physical and chemical characteristics that allow its use in several applications. Even the aluminum, with excellent recyclability, with advantages over the primary process, the rates of recycling of this material are still low. This is visible by the low levels of recycling achieved, especially for products produced by the packaging industry, which have a low life cycle and typically employ aluminum laminated with thin sheets (aluminum). One factor that directly influences the production costs of the minor leagues are the prices of scrap that do not follow industry standards, but are imposed by large recycling plants or by intermediary actors that inflate the market (scrap). Thus, small companies looking for recycle aluminum scrap locally produced face competition from large recycling plants and the major producers of primary aluminum, so need to find alternatives to achieve better financial results and production. In this regard, a study to propose a procedure to evaluate the production of secondary aluminum alloys it is necessary. This study sought to understand the market for aluminum, regionally, analyzing the profitability and productivity achieved in the production of secondary aluminum alloys required. We used the scraps available in the study region to produce alloys by means of a pilot scale. 669 races were held that produced nine different patterns of commercial alloys, a total of 32.9 tons of alloys in the form of ingots. For production, rose: the demand, the need for regional availability of scrap and alloys to produce alloys of defendants. The study found that the use of thin sheets, alternative materials, low perceived value by the market of scrap, increases productivity levels and profitability in the production of secondary aluminum alloys. On the other hand, groups of scrap valued in the regional market, tended to reduce profitability and productivity through its addition of loads.
Keywords: Recycling aluminum. Productivity. Profiatability. Electric induction furnace. Aluminum foils.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Ciclo da reciclagem do alumnio.................................................................... 27
Figura 2 - Fluxo de operao industrial do alumnio secundrio. ................................... 31
Figura 3 - Fluxo de processo e comparativo entre centrais de reciclagem por refuso e
refinaria. ......................................................................................................................... 32
Figura 4 Forno rotativo horizontal em corte. ................................................................ 35
Figura 5 - Diagrama de equilbrio da mistura NaCl/KCl. ................................................. 35
Figura 6 - Forno TRF. ..................................................................................................... 37
Figura 7 Geometria e inclinao do forno TRF. ........................................................... 38
Figura 8 - Forno URTF. .................................................................................................. 39
Figura 9 - Forno Side-well com sistema LOTTUS. ......................................................... 40
Figura 10 Forno a Plasma IPT. ................................................................................... 41
Figura 11 - Perda na fuso em funo da espessura do material. ................................. 46
Figura 12 - Perda de metal em funo da espessura da sucata e sua composio. ..... 47
Figura 13 Relaes entre as etapas do estudo. .......................................................... 53
Figura 14 Fluxo do processo de reciclagem utilizado na pesquisa ............................. 58
Figura 15 Grupo alumnio duro .................................................................................... 59
Figura 16 Grupo perfil. ................................................................................................ 59
Figura 17 Grupo alumnio mole ................................................................................... 60
Figura 18 Grupo panela............................................................................................... 60
Figura 19 Grupo folha. ................................................................................................ 60
Figura 20 Grupo lata. .................................................................................................. 60
Figura 21 Lingotes produzidos durante a pesquisa. .................................................... 62
Figura 22 - Layout da produo em escala piloto, com ilustrao do fluxo de produo.
....................................................................................................................................... 62
Figura 23 - Amostra de alumnio j analisada pelo espectrmetro. ................................ 64
Figura 24 Lingotamento da liga de alumnio................................................................ 65
Figura 25 Alimentao do forno induo com um fardo de folhas de alumnio. ....... 67
Figura 26 Detalhe da alimentao do fardo de folhas de alumnio. ............................. 67
Figura 27 Grfico comparativo de linhas de tendncias entre os diversos grupos de
sucata e a produtividade. ............................................................................................... 73
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Figura 28 Grfico comparativo de linhas de tendncias entre os diversos grupos de
vsucata e a lucratividade. ............................................................................................... 77
Figura 29 Rendimento obtido para as diversas corridas. ............................................ 81
Figura 30 Comparao entre o resultado do presente trabalho, em forno induo
(folha), com o obtido em outras pesquisas e com fornos e sucatas diferentes. ............. 81
Figura 31- Grfico porcentagem de folha de alumnio versus produtividade. .............. 109
Figura 32- Grfico porcentagem de lata versus produtividade. .................................... 109
Figura 33- Grfico porcentagem de panela versus produtividade. ............................... 110
Figura 34- Grfico porcentagem de alumnio mole versus produtividade. ................... 110
Figura 35- Grfico porcentagem de perfil versus produtividade. .................................. 111
Figura 36- Grfico porcentagem de alumnio duro versus produtividade. .................... 111
Figura 37- Grfico porcentagem de folha de alumnio versus lucratividadde. .............. 116
Figura 38- Grfico porcentagem de lata versus lucratividade. ..................................... 116
Figura 39- Grfico porcentagem de panela versus lucratividade. ................................ 117
Figura 40- Grfico porcentagem de alumnio mole versus lucratividade. ..................... 117
Figura 41- Grfico porcentagem de perfil versus lucratividade. ................................... 118
Figura 42- Grfico porcentagem de alumnio duro versus lucratividade. ..................... 118
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Propriedades fsicas do elemento qumico alumnio. ................................... 21
Tabela 2 Composio qumica da folha de alumnio. .................................................. 65
Tabela 3 Resumo dos resultados de regresso. ......................................................... 75
Tabela 4 Comparativo entre os resultados de r por grupo de sucatas versus
produtividade e valores de r crticos de Pearson. ........................................................... 75
Tabela 5 Comparativo entre os resultados de r por grupo de sucatas versus
lucratividade e valores de r crticos de Pearson. ............................................................ 79
Tabela 6 Tabela de frequncia folha de alumnio versus produtividade. ................... 106
Tabela 7 Tabela de frequncia lata versus produtividade. ........................................ 106
Tabela 8 Tabela de frequncia panela versus produtividade. ................................... 106
Tabela 9 Tabela de frequncia alumnio mole versus produtividade. ........................ 107
Tabela 10 Tabela de frequncia perfil versus produtividade. .................................... 107
Tabela 11 Tabela de frequncia alumnio duro versus produtividade. ...................... 107
Tabela 12 Tabela de frequncia folha de alumnio versus lucratividade. .................. 113
Tabela 13 Tabela de frequncia lata versus lucratividade. ....................................... 113
Tabela 14 Tabela de frequncia panela versus lucratividade. .................................. 113
Tabela 15 Tabela de frequncia alumnio mole versus lucratividade. ....................... 114
Tabela 16 Tabela de frequncia perfil versus lucratividade. ..................................... 114
Tabela 17 Tabela de frequncia alumnio duro versus lucratividade. ........................ 114
Tabela 18 Tabela de preo de sucatas de alumnio e elementos de adio. ............ 120
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Nmero de plantas de reciclagem de alumnio nos diversos continentes. .. 26
Quadro 2 Classificao de sucatas de alumnio. ......................................................... 28
Quadro 3 Classificao de sucatas de alumnio. ......................................................... 29
Quadro 4 Classificao da ao dos fluoretos e cloretos utilizados junto ao fluxo
salino. ............................................................................................................................. 36
Quadro 5 Resumo de caractersticas dos equipamentos de fuso. ............................ 44
Quadro 6 Fornecedores de sucatas participantes do projeto. ..................................... 55
Quadro 7 Consumidores de ligas de alumnio na regio de estudo. ........................... 56
Quadro 8 Classificao de laminados em folhas. ........................................................ 66
Quadro 9 Sucatas fornecidas pelo mercado local. ...................................................... 69
Quadro 10 Principais fornecedores de sucatas de alumnio, sucatas processadas e
respectiva classificao. ................................................................................................. 70
Quadro 11 Principais consumidores locais de ligas de alumnio. ................................ 70
Quadro 12 Principais ligas consumidas na regio de estudo. ..................................... 71
Quadro 13 Ficha de controle de entrada de sucatas ................................................... 94
Quadro 14 Ficha para coleta das ligas consumidas por consumidor. ......................... 94
Quadro 15 Formulrio de coleta de dados de produo. ............................................ 95
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LISTA DE ABREVIATURAS
ABAL - Associao Brasileira do Alumnio
ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas
ABRALATAS - Associao Brasileira dos Fabricantes de Latas de Alta Reciclabilidade
ABRELPE - Associao Brasileira de Empresas de Limpeza Pblica e Resduos Especiais
EAFA - European Aluminium Foil Association
EMP - Electromagnetic Pumping
GLP - Gs Liquefeito de Petrleo
IAI - International Aluminium Institute
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnolgicas
ISRI - Institute of Scrap Recycling Industries
LME - London Metal Exchange
NBR - Norma Brasileira
PmaisL - Produo mais Limpa
SAE - Society of Automobile Engineers
TRF - Tiliting Rotary Furnace
URTF - Universal Rotary Titable Furnace
RSU - Resduo Slido Urbano
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SUMRIO
1 INTRODUO .......................................................................................................... 15 1.1 CONTEXTULIZAO ........................................................................................... 15 1.2 TEMA .................................................................................................................... 16 1.3 OBJETIVOS .......................................................................................................... 16 1.3.1 Objetivo Geral ..................................................................................................... 16 1.3.2 Objetivos Especficos.......................................................................................... 16 1.4 JUSTIFICATIVA .................................................................................................... 17 1.5 ESTRUTURA DA PESQUISA ............................................................................... 18 2 REFERENCIAL TERICO ....................................................................................... 19 2.1 O ALUMNIO ......................................................................................................... 19 2.2 CARACTERSTICA DO ALUMNIO ...................................................................... 20 2.3 VALOR MONETRIO DO ALUMNIO .................................................................. 21 2.4 O DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL ........................................................... 22 2.5 A RECICLAGEM DO ALUMNIO .......................................................................... 24 2.5.1 O Ciclo da Reciclagem do Alumnio ................................................................... 26 2.5.1.1 A coleta da sucata de alumnio ......................................................................... 27 2.5.1.2 O processo de reciclagem do alumnio ............................................................. 31 2.5.1.3 Tecnologias aplicadas fuso da sucata de alumnio ...................................... 33 2.6 ESCRIA DO ALUMNIO ..................................................................................... 45 2.6.1 Mecanismos de Formao da Escria ................................................................ 45 2.7 PARMETROS DE AVALIAO DO PROCESSO DE RECICLAGEM DE ALUMNIO ..................................................................................................................... 48 2.7.1 Produtividade ...................................................................................................... 48 2.7.2 Lucratividade ...................................................................................................... 49 3 MATERIAIS E MTODOS ........................................................................................ 52 3.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA ........................................................................ 52 3.2 PROCEDIMENTO DA PESQUISA ....................................................................... 53 3.2.1 Realizao da Pesquisa ..................................................................................... 54 3.2.2 Coleta de Dados ................................................................................................. 54 3.2.2.1 Reconhecimento do mercado ........................................................................... 54 3.2.2.2 Produo de ligas comerciais de alumnio secundrio ..................................... 57 3.2.3 Tabulao de Dados ........................................................................................... 59 3.2.4 Anlise dos Dados .............................................................................................. 61 3.2.5 Procedimento Experimental ................................................................................ 61 3.2.5.1 Procedimento para avaliao da produo de ligas de alumnio com folhas ... 65 4 RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................................ 68 4.1 RECONHECIMENTO DO MERCADO .................................................................. 68 4.2 PRODUO DE LIGAS COMERCIAIS DE ALUMNIO SECUNDRIO ............... 71 4.2.1 Anlise da Produtividade na Fabricao de Ligas Comerciais de Alumnio Secundrio .................................................................................................................... 72 4.2.1.1 Validao estatstica dos dados de produtividade ............................................ 74 4.2.2 Anlise da Lucratividade na Fabricao de Ligas Comerciais de Alumnio Secundrio .................................................................................................................... 76 4.2.2.1 Validao estatstica dos dados de lucratividade .............................................. 79
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4.3 INFLUNCIA DAS FOLHAS DE ALUMNIO SOBRE A PRODUTIVIDADE ......... 80 5 CONSIDERAES FINAIS ...................................................................................... 83 6 SUGESTES PARA TABALHOS FUTUROS .......................................................... 86 REFERNCIAS ............................................................................................................. 87 APNDICE A Formulrio de coleta de dados ........................................................ 93 APNDICE B Tabulao dos dados. ....................................................................... 96 APNDICE C Planilha para elaborao e correo das ligas de alumnio. ......... 98 APNDICE D Composio qumica das principais ligas produzidas. ............... 101 APNDICE E Classificao das sucatas utilizadas na pesquisa. ...................... 103 APNDICE F Tabela de freqncia para os diversos grupos de sucatas versus produtividade. ............................................................................................................ 105 APNDICE G Grficos - Percentual de sucatas versus produtividade. ............ 108 APNDICE H Tabelas de freqncia para diversas sucatas versus lucratividade ................................................. ............................................................................... .....112 APNDICE I Grficos - Porcentagem de sucatas versus lucratividade ............ 115 APNDICE J Preos das sucatas de alumnio e dos elementos de adio. ..... 119
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1 INTRODUO
1.1 CONTEXTULIZAO
O alumnio o metal no-ferroso mais consumido no mundo. Sua produo
mundial em 2007 foi de aproximadamente 38 milhes de toneladas. Para o mesmo ano,
a produo mundial de alumnio secundrio (reciclado) foi de aproximadamente 18
milhes de toneladas. (IAI, 2009a).
Estima-se que, para o ano de 2020 o consumo de alumnio seja de 70 milhes
de toneladas, sendo que 30 milhes de toneladas provero da reciclagem. Segundo
Bertram, no ano de 2004 existiam no mundo 1200 plantas de reciclagem de alumnio e
200 plantas de alumnio primrio (BERTRAM, 2008).
No Brasil, a reciclagem do alumnio tem incio com a prpria implantao da sua
indstria na dcada de 20. Naquela poca, a matria prima utilizada na fabricao de
utenslios eram sucatas importadas de diversos pases. Atualmente, o Brasil lider
mundial na reciclagem de latas de alumnio, reciclando aproximadamente 198,8 mil
toneladas. Isso corresponde a um ndice de 98,2% do total de latas produzidas no pas.
Apesar do alto ndice da reciclagem de latas, no mundo somente 31,1% do alumnio
consumido em produtos domsticos reciclado (ABAL, 2011a).
Estabelecer as latas como nico indicador da reciclagem de alumnio no
corresponde realidade dos diversos produtos fabricados com este metal. Muitos
produtos fabricados em alumnio so de difcil reciclagem. Isto ocorre devido a grande
afinidade deste metal com o oxignio o que leva a uma baixa produtividade durante o
processo de fuso. Um exemplo desses produtos so os laminados finos ou folhas de
alumnio (aluminium foil). Tal fato poderia explicar, em parte, os baixos ndices de
reciclagem desses produtos.
Neste sentido, o aumento da recuperao do alumnio metlico dos resduos
slidos passa pela busca de novas tcnicas aliadas a estudos de produtividade e
lucratividade, hoje carentes na literatura.
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O presente estudo realizou pesquisa sobre a recuperao de alumnio de
sucatas e a aplicao da folha de alumnio na fabricao de ligas, em forno eltrico
induo. Adicionalmente, estudou-se o mercado local da reciclagem e aprofundou-se
no estudo sobre a produtividade e lucratividade na produo de ligas comerciais de
alumnio.
1.2 TEMA
O tema da presente pesquisa a o estudo da produtividade e lucratividade na
produo de ligas comerciais de alumnio secundrio (reciclado).
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo Geral
Construir um procedimento para avaliar a influncia das matrias primas sobre
a produtividade e a lucratividade de ligas recicladas de alumnio secundrias.
1.3.2 Objetivos Especficos
Avaliar a influncia regional do mercado de sucatas, e da demanda de ligas de
alumnio, sobre a lucratividade e produtividade de ligas de alumnio secundrio;
Avaliar a produtividade e lucratividade na produo de ligas comerciais de alumnio a
partir de sucatas;
Analisar os efeitos da incorporao de sucata de alumnio no convencionais na
produo de ligas em forno eltrico induo.
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1.4 JUSTIFICATIVA
O alumnio secundrio (reciclado) possui diversas fontes geradoras, tais como:
sobras de processos industriais; ps-venda; ps-consumo domstico, veicular e
agrcola. A variedade e a quantidade de produtos de alumnio disponvel numa regio
podem indicar uma grande variedade de composies qumicas, contaminantes e
formatos fsicos que influenciam o seu processamento em ligas normatizadas.
A mdia mundial de recuperao de alumnio foi de 33,5% para o ano de 2008.
O Brasil, apesar de ficar com um ndice acima da mdia mundial, ocupava a stima
posio, com um ndice de recuperao do alumnio de 36,6%, atrs de Estados Unidos
(39%), Coria do Sul (39,5%), Itlia (39,6%), Espanha (41,2%) e Reino Unido (59,5%),
sendo este lder mundial da reciclagem de alumnio (ABAL, 2010b).
Uma explicao para o baixo ndice de reciclagem da sucata de alumnio o
longo ciclo de vida de alguns produtos que demoram a voltar para o ciclo da
reciclagem. Por outro lado, o setor de embalagens um grande consumidor de
alumnio e fabrica produtos com ciclo de vida de apenas alguns dias. Segundo a
Noviles (2011), no Brasil, por exemplo, a lata de alumnio possui um ciclo de vida mdio
de apenas 30 dias.
Segundo a European Aluminium Foil Association - EAFA (2010), 75% das
folhas de alumnio produzidas na Europa so utilizadas na indstria de embalagens.
Sendo que em 2008, foram recuperados 45% do alumnio em folhas. Segundo
Datamark (2011), no Brasil, no ano de 2008 foram produzidas 256 mil toneladas de
embalagens em alumnio
Um fator que contribui para o baixo ndice de recuperao das folhas de
alumnio forma com que estas so colocadas no mercado. As folhas de alumnio,
principalmente no setor de embalagens, chegam ao mercado nas formas: (I) separada;
(II) agregada em camadas com plstico; (III) agregada em camadas com papel; (IV)
agregada em camadas com plstico e papel. Outro fator a baixa produtividade
alcanada na recuperao das folhas de alumnio durante fuso em fornos
convencionais.
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O mercado de ligas de alumnio constitudo por grandes empresas produtoras
de alumnio primrio e de grandes e pequenas empresas recicladoras de alumnio. As
grandes empresas produtoras de alumnio primrio formam o preo de suas ligas com
base na Bolsa de Mercadorias de Londres (LME). Por sua vez, as empresas
recicladoras de alumnio seguem os preos estabelecidos por essas, mantendo os
preos de suas ligas abaixo aos determinados. Pequenas empresas recicladoras,
muitas vezes, no conseguem acompanhar os preos praticados pelas grandes
empresas do setor. Neste sentido, a logstica e disponibilidade de matrias primas so
determinantes na sustentabilidade dessas empresas.
Existem mltiplos fatores que determinam a sustentabilidade de uma empresa
recicladora de alumnio que esto associados a aspectos mercadolgicos e a aspectos
tcnicos que ainda necessitam ser estudados.
1.5 ESTRUTURA DA PESQUISA
A presente pesquisa est estrutura em seis captulos. No captulo 1 ser
realizada a apresentao sobre o assunto tratado, bem como, os objetivos do estudo e
sua justificativa.
No captulo 2 ser apresentado o referencial terico sobre o alumnio, suas
caractersticas fsicas e qumicas, seu mercado, reciclabilidade e perdas de
produtividade e formao de escrias. Revisar-se- tambm as tecnologias de fuso
com foco nos equipamentos utilizados.
No captulo 3 ser apresenta a metodologia utilizada na pesquisa, procedimento
de coleta de dados, tabulao e ferramentas utilizadas para interpretao destes.
O captulo 4 mostrar os resultados obtidos e discusses realizadas.
Por fim, no captulo 5 sero apresentadas as concluses e no captulo 6
sugestes para trabalhos futuros.
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2 REFERENCIAL TERICO
2.1 O ALUMNIO
Segundo a ABAL (2010c), a produo de alumnio primrio no Brasil, em 2010,
foi de 1.536,2 mil toneladas. Segundo o International Aluminium Institute IAI (2011c), a
produo mundial de alumnio primrio para o mesmo perodo foi de 24.290 mil
toneladas.
O alumnio o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, atrs do
oxignio e silcio. Sua concentrao na crosta terrestre continental de 8%. Na
formao do planeta, os metais pesados como o ferro se concentraram no centro,
enquanto elementos como o magnsio e o alumnio formaram a parte externa da crosta
terrestre. O alumnio reagiu com o silcio e o oxignio, formando compostos qumicos
bsicos para maioria das rochas do planeta (SCHMITZ, 2007, p.2). O alumnio est
presente na natureza na forma de xido de alumnio. A bauxita o principal minrio
utilizado na produo do alumnio, contendo 35% a 55% de xido de alumnio.
O valor unitrio do alumnio, no incio de sua produo, era muito caro se
comparado a outros metais. Porm, no ano de 1965, ele tornou-se mais barato que o
cobre, o que ajudou o crescimento da indstria do alumnio. No setor eltrico, ele
compete diretamente com o cobre, apesar de sua menor condutibilidade eltrica, acaba
sendo compensado pelo seu baixo peso, tornando-o interessante para aplicao em
linhas de transmisso eltrica. Como material de engenharia, destaca-se por suas
propriedades fsicas e qumicas, e sua resistncia corroso devido formao
intrnseca de uma camada protetora de xido (HABASHI, 2003, p. 3).
Segundo ABAL (2010f), os principais setores da indstria que consomem o
alumnio e suas ligas so:
Embalagens;
Automotivo e Transportes;
Construo civil;
Bens e consumos;
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Eletricidade;
Mquinas e equipamentos;
Outros setores.
Em outros setores, esto s indstrias que consomem o alumnio modo ou
fundido e atomizado, que pode ser transformado em pasta ou utilizado como matria-
prima na indstria qumica como: ferro-liga, minerao, explosivos, refratrios,
pigmentos; tambm como combustvel slido para foguetes. Na indstria farmacutica
aplicado na fabricao de medicamentos anticidos em que aparece na forma de
hidrxidos e cloridrxidos de alumnio.
2.2 CARACTERSTICA DO ALUMNIO
A superfcie do alumnio altamente reflexiva. A energia radiante, a luz visvel,
ao calor radiante e as ondas eletromagnticas so eficientemente refletidas. O alumnio
apresenta alto grau de condutibilidade eltrica, que aliado a sua propriedade mecnica
aplicado em linhas de transmisses de alta tenso. Sua condutibilidade trmica o
torna interessante para aplicao em trocadores de calor, evaporadores, cabeotes e
pistes de motores de automveis.
O alumnio no ferromagntico, o que o torna interessante para aplicao na
indstria de eletroeletrnico. Por ser atxico utilizado na indstria de embalagens. Por
possuir boa aparncia superficial brilhante, ou ainda, por poder receber tratamento
superficial de anodizao, que confere cores e texturas diferente ao alumnio, fazendo
com que este tenha aplicaes decorativas e estruturais (DAVIS, 1993, p. 3)
O alumnio, na maioria das vezes, est ligado com outros materiais formando
ligas. Quando o alumnio fundido possui elementos de liga, ao se resfriar, solidificando-
se, alguns dos elementos de liga podem ser retidos em soluo slida. Isso faz com
que a estrutura atmica do metal se torne mais rgida.
A principal funo dos elementos de ligas aumentar a resistncia mecnica
sem prejudicar as outras propriedades. Assim, novas ligas tm sido desenvolvidas
-
21
combinando as propriedades adequadas aplicaes especficas. A tabela 1 apresenta
as propriedades fsicas e qumicas do alumnio. (BRESCIANE, 1997 p 25.).
Tabela 1 Propriedades fsicas do elemento qumico alumnio.
Nmero atmico 13
Massa atmica 26,98
Densidade 2,7 Mg/m3 (20C)
Ponto de fuso 660 C
Calor especfico 400 J/kg.K (25C)
Calor latente de fuso 397 kJ/kg
Condutibilidade trmica 247 W/m.K (25C)
Resistividade eltrica (volumtrica) 26,55 n.m (20C)
Condutibilidade eltrica 64,94 % IACS
Estrutura cristalina CFC
Fonte: Bresciane (1997).
2.3 VALOR MONETRIO DO ALUMNIO
Por ser uma commodittie, o alumnio tem seu valor monetrio estabelecido com
base na relao oferta-demanda e outros fatores conjunturais. O preo de venda das
ligas de alumnio ditado pelas grandes empresas que produzem o alumnio primrio,
estas utilizam como referncia a cotao do metal na LME (London Metal Exchange).
No Brasil, esta utilizada como referncia desde 1990, quando o preo do metal foi
liberado do controle governamental (LOUREIRO FILHO, 2006).
A formao do preo de venda do alumnio e suas ligas, pelas grandes
empresas do setor, algo particular. As margens de lucro com que elas trabalham e os
custos levados em considerao, entre outros fatores, so difceis de serem definidos.
Empresas que produzem ligas de alumnio secundrio tm como referncia os
preos praticados pelas empresas produtoras de alumnio primrio. O problema ocorre
quando os custos e margens esperadas pelas empresas recicladoras ultrapassam o
preo de venda praticado pelas grandes empresas. Isso faz com que as empresas
recicladoras deixem de ser competitivas.
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22
2.4 O DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL
Gro Harlem Brudtland, em sua contribuio no Prefcio da Presidente, do
Relatrio Nosso Futuro Comum finalizado no ano 1987, relata que o ps-guerra,
ocorrido ao trmino da II Guerra Mundial, trouxe uma nova esperana ao mundo, um
esprito de cooperao global em busca de objetivos comuns. Essa postura persistiu
at a dcada de 70, onde comeou a ocorrer um clima de reao e isolamento das
naes. Brudtland critica a postura dos pases industrializados, os quais buscam o
crescimento econmico, a qualquer custo, sem pensar no meio ambiente, ou seja, uma
postura no sustentvel.
devido ao grande poder poltico e econmico desses pases, suas decises
quanto ao desenvolvimento tero profundo impacto sobre as possibilidades de
todos os povos manterem o progresso humano para as geraes futuras. (Gro
Harlem Brutland, Nosso Futuro Comum, Comisso Mundial sobre o Meio
Ambiente, 1987).
Este relatrio apresenta a definio de desenvolvimento sustentvel: aquele
que atende as necessidades do presente sem comprometer a possibilidade das
geraes futuras.
Segundo Lustosa et al. (2003, p. 157), o grande desafio das empresas que
buscam a sustentabilidade ambiental, ou seja, que os recursos naturais sirvam para
geraes futuras, tm a sua frente um problema complexo, multidisciplinar,
interdisciplinar e sem uma resposta nica, capaz de ser resolvido pela inovao
tecnolgica. Estas podem ser tcnicas: utilizao de novos processos, produtos,
sistemas ou equipamentos; ou organizacional: mudanas nas formas de organizao,
nas polticas, nas rotinas de trabalho.
Segundo Lustosa et al. (2003), as empresas esto tomando conscincia de sua
responsabilidade ambiental. Encaram os recursos gastos, com foco no desenvolvimento
sustentvel, como por exemplo, a destinao e processamento correto de seus
resduos. Esto percebendo os retornos ambientais e econmicos que suas aes
esto proporcionando.
-
23
A partir dos anos 90, com a globalizao alcanando seu pico, as inovaes
tecnolgicas e as alteraes nas legislaes, houve uma elevao, por parte das
empresas, na conscincia ambiental, o que permitiu o aperfeioamento e
desenvolvimento de normas e ferramentas de gesto ambiental, destacam-se a srie
ISO (International Organization for Standardization) 14.000, Avaliaes do Ciclo de
Vida, Produo Limpa (PL), Produo mais Limpa (PmaisL) Ecologia Industrial, Zero
Emission Research Iniciative - Zeri, entre outros (DINIZ, 2007, p.14).
Os consumidores, do mesmo modo, devem rever seu modo de vida no que
tange o consumo e responsabilidade ambiental. A sociedade atual est alicerada no
consumo de bens. Devido ao rpido desenvolvimento tecnolgico e reduo do ciclo
de vida dos produtos, a cada dia os consumidores tm novas possibilidades de
consumo. Porm, a sociedade do consumo ainda no percebeu as consequncias
ambientais causadas pelo consumo insustentvel em que a mesma est inserida,
enxergando somente o produto de desejo, no se preocupando com os possveis
impactos ambientais e sociais na produo e descarte dos produtos ps-consumo,
indesejveis.
O aumento do consumo gera, de maneira proporcional, o aumento do lixo.
Atualmente so gerados principalmente os resduos produzidos com materiais do tipo
commodities como o alumnio e plstico. (MANO et al., 2005, p. 113).
Segundo pesquisa realizada pela ABRELPE (2010), o Brasil produziu entre os
anos de 2008 e 2009 aproximadamente 57 milhes de toneladas de resduo slido
urbano (RSU), o que equivale a um ndice per capto de 1,152 kg de RSU, um aumento
6,8% em relao ao mesmo perodo anterior. Desse total de RSU gerado 43%,
aproximadamente 22 milhes de toneladas, no tiveram destino corretos, tendo como
destino final aterros controlados ou lixes.
Neste sentido, estudos que tragam informaes relevantes sobre a reciclagem
de materiais, de modo a contribuir para diminuio dos impactos ambientais causado
pelos resduos slidos gerado pelas empresas e pela sociedade fazem-se necessrio.
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24
2.5 A RECICLAGEM DO ALUMNIO
Uma grande vantagem de reciclar o alumnio a economia de energia em
relao ao processo primrio de reduo da bauxita. Na produo do alumnio primrio,
o consumo de energia eltrica corresponde a um tero dos custos do processo. O
consumo mdio de energia do processo primrio de aproximadamente 15 kWh/kg.
Para realizar a reciclagem do alumnio, levando em considerao todo processo desde
a preparao at a fuso da sucata, so consumidos em torno de 6% a 8% do total da
energia necessria para obteno do alumnio primrio, pelo processo eletroltico.
(SCHMITZ, 2006, p. 27).
Outra vantagem de reciclar o alumnio, destacada por Tenrio e Espinosa
(2003, p. 116), est ligada reduo do consumo do minrio, a no gerao da lama
vermelha durante o processo primrio e a no emisso de flor.
Apesar das vantagens citadas, existe um caminho a ser trilhado para melhorar
o ndice de reciclagem de alumnio no Brasil, tanto no que tange as polticas ambientais
adotadas pelo governo, quanto no que se refere ao emprego de novas tecnologias,
A notcia Mais uma vez o Brasil lder mundial na reciclagem de latas de
alumnio, com um ndice de 98,2% (ABAL, 2010b), deve ser interpretado com cuidado,
j que somente trata-se da reciclagem de latas, no levando em considerao todos os
materiais produzidos em alumnio reciclado no pas. Essa notcia, pela falta de
conhecimento do pblico em geral, vem satisfazendo a opinio de muitas pessoas
acerca da reciclagem do alumnio.
Um ndice mais significativo leva em considerao o total de alumnio de
consumo domstico reciclado. Neste caso, a mdia mundial de 31,1%. O Brasil detm
um ndice de recuperao, levando em considerao o consumo domstico, de 36,6%,
o que lhe concede a stima posio mundial. Porm, este ndice no deve ser
analisado sem levar em considerao o ciclo de vida dos produtos produzidos em
alumnio, j que vrios so os setores da indstria que fazem uso do alumnio e suas
ligas.
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25
Segundo o site criado pelo IAI, Aluminium for Future Generations (2011), muitos
produtos produzidos em alumnio tm um ciclo de vida de anos. Para se ter uma noo,
dos 900 milhes de toneladas de alumnio produzidos desde 1880 trs quartos ainda
esto sendo utilizados. Aproximadamente 35% esto sendo utilizados na construo
civil, 30% em cabos de rede eltrica e 30% no setor de transporte. Deste modo, a
quantidade de alumnio produzido em determinado perodo tende a ser maior que a
quantidade de alumnio disponvel para reciclagem, tendo em vista que muitas
aplicaes servem tambm como estoque de alumnio, que poder ser reciclado aps o
fim de seu ciclo de vida.
O mesmo aponta que do total de sucata de alumnio reciclada globalmente,
48% tem origem no setor de transporte, 28% no setor de embalagens, 11% no setor de
engenharia e cabos e 8% tem origem no setor da construo civil.
Porm, produtos utilizados pelo setor de embalagem tm um curto ciclo de
vida. Por exemplo, o ciclo da lata de alumnio, no Brasil, desde o consumo at sua volta
ao mercado de aproximadamente 30 dias (ABRALATAS, 2011). O alumnio utilizado
no setor de embalagem est em forma de chapas e de folhas. Segundo a EAFA (2010),
75% das folhas de alumnio produzidas na Europa so utilizadas na indstria de
embalagens. No ano de 2008, na Europa, foram recuperados apenas 45% do alumnio
produzido em folhas.
Segundo Green (2007, p. 128), a folha de alumnio totalmente reciclvel,
porm o ndice de folhas que tem sido efetivamente reciclada limitado. Devido fina
seo transversal e rea de superfcie elevada, a folha tende a ser rapidamente
transformada em oxidado e escria, gerando um baixo ndice de rendimento do
processo.
Outro problema apontado pelo mesmo autor a reciclagem de materiais
compsitos contendo alumnio. Segundo Padilha (2007, p. 21), materiais compsitos
so aqueles projetados de modo a conjugar caractersticas desejveis de dois ou mais
materiais. So exemplos de materiais compsitos que utilizam folhas de alumnio: as
embalagens longa vida, que combinam folhas de alumnio com plsticos e papel em
camadas. A reciclagem desses materiais tem sido um problema. No entanto, em maio
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26
de 2005, uma parceria entre a Alcoa Alumino, a Tetra Pak, Klabin, TSL e Ambiental
anunciou uma soluo para a reciclagem de embalagens longa vida: usando um jato de
plasma de alta temperatura para aquecer a mistura de plstico e alumnio sob
atmosfera inerte. O plstico convertido em parafina, e o alumnio recuperado na
forma de lingotes que podem ser utilizados na fabricao de novas folhas.
2.5.1 O Ciclo da Reciclagem do Alumnio
Muitas vezes o local, empresas ou pessoas que realizam a classificao e o
pr-tramento da sucata de alumnio - catadores, cooperativas, associaes e
comerciantes de sucata - so identificados como executores da reciclagem do alumnio.
Esses diferentes atores tm papel fundamental no processo, porm a reciclagem do
alumnio ocorre nas plantas de reciclagem. Segundo Nani (2007, p. 11) Reciclar
economizar energia, poupar recursos naturais e trazer de volta ao ciclo o que jogado
fora. A palavra foi introduzida no vocabulrio internacional na dcada de 80. Recycle
significa = Re (Repetir) + Cycle (Ciclo).
A IAI realizou um levantamento, no ano de 2008, das plantas de reciclagem de
alumnio existentes no mundo. O quadro 1 uma adaptao do levantamento realizado.
Regio Nmero de plantas de reciclagem de alumnio
Amrica do Norte 316 Amrica Latina e Caribe 117 Europa 273 frica 46 China 71 Japo 120 Restante da sia 495 Oceania 56 Oriente Mdio 50
Quadro 1 Nmero de plantas de reciclagem de alumnio nos diversos continentes.
Fonte: Adaptado: IAI (2009a, p. 10)
O ciclo da reciclagem do alumnio composto por vrias etapas que vo desde
a fabricao do produto at a fabricao de novos produtos produzidos com alumnio
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27
consumido. A figura 1 apresenta o ciclo da reciclagem do alumnio de maneira genrica,
mostrando os diversos autores que atuam no campo da reciclagem.
Figura 1 Ciclo da reciclagem do alumnio.
Fonte: O Autor.
A seguir sero tratadas as etapas da coleta do alumnio e seu processo de
reciclagem.
2.5.1.1 A coleta da sucata de alumnio
Apesar da reciclagem do alumnio ocorrer nas plantas de reciclagem, as
associaes, cooperativas, catadores, comerciantes de sucata, indstrias e a sociedade
tm papel fundamental nesse ciclo. A sociedade e as indstrias so responsveis pela
correta destinao da sucata de alumnio ps-consumo para os diversos nveis da
cadeia da coleta. Os demais, na realizao da classificao e pr-tratamento da sucata.
As diferentes sucatas de alumnio so agrupadas em classes que retratam o
processo de fabricao do produto que as geraram ou refletem a sua composio
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28
qumica. Na fase da coleta e seleo, os diversos agentes ambientais procuram
classificar o alumnio seguindo orientaes do mercado. Um dos fatores o grau de
contaminao da sucata. So exemplos de contaminao: tinta, materiais plsticos e
metlicos. Uma classificao da sucata de alumnio utilizada apresentada no quadro
2. (GUSMO, 2000, p. 6).
Tipo Materiais
Estamparia A Retalhos industriais de alumnio (perfis e laminados), cabos e fios sem alma de ao e/ou revestimento, isento de impurezas (rendimento mnimo 95%).
Estamparia B Retalhos de perfis e laminados usados (incluindo chapas off-set) e cabos/fios sem alma com mximo 5% de impurezas (rendimento global superior a 80%)
Estamparia C
Telhas, forros, fachadas decorativas, chapas usadas de nibus e bas, panelas e demais utenslios domsticos isentos de cabos (baquelite, madeira, etc..) e de ferro (parafusos, rebites, cantoneiras). (rendimento global superior a 80%)
Pistes Pistes de automveis isentos de anis de ferro
Blocos Alumnio duro, peas fundidas em geral
Misto Panelas com cabo, antenas de TV, tubos de spray com ou sem cabea, persianas e midos de alumnio (bocal de lmpadas, tubos de pasta de dentes).
Cavacos Usinados em geral, com impureza at 6% - leo, ferro e elementos estranhos
Latas Latas de bebidas em geral, compactadas e enfardadas com mximo 6% de impurezas (rendimento geral acima de 75%)
Quadro 2 Classificao de sucatas de alumnio.
Fonte: Gusmo (2000, p. 6)
O mercado tem se ajustado para o melhor aproveitamento das sucatas de
alumnio recolhidas. Uma classificao a apresentada pela ABAL (2006, d). O
quadro 3 mostra 20 grupos de sucatas de alumnio levantados no mercado nacional,
tendo como base as indicaes recomendadas pelo Institute of Scrap Recycling
Industries (ISRI), associao norte americana que congrega as empresas que atuam na
reciclagem de vrios tipos de materiais.
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29
SUCATA DESCRIO
Bloco Blocos de alumnio isentos de contaminantes (ferro e outros), com teor de 2% de leos e/ou lubrificantes.
Borra Escria com teores variveis de alumnio e percentual de recuperao a ser estabelecido entre vendedor e comprador
Cabo Cabo com alma de ao. Retalhos de cabos de alumnio no ligados, usados, com alma de ao.
Cavaco Cavacos de alumnio de qualquer tipo de liga, com teor mximo de 5% de umidade/leo, isentos de contaminantes (ferros e outros).
Perfil Retalhos de perfis sem pintura.
Chaparia
Retalhos de chapas e folhas, pintadas ou no, com teor mximo de 3% de impurezas (graxas, leos, parafusos, rebites etc.); chapas usadas de nibus e bas, pintadas ou no; tubos aerossol (sem cabeas); antenas limpas de TV; cadeiras de praia limpas (isentas de plstico, rebites e parafusos).
Chaparia mista Forros, chapas decorativas e persianas limpas (sem corroses ou outras impurezas).
Chapas off-set Chapas litogrficas soltas, novas ou usadas, da srie 1000 e/ou 3000, isentas de papel, plstico e outras impurezas.
Estamparia branca Retalhos de chapas e folhas, sem pintura e outros contaminantes (graxas, leos, parafusos, rebites etc.) gerados em atividades industriais.
Latas prensadas
Latas e alumnio usadas decoradas, prensadas com densidade entre 400kg/m3, com fardos palatizados ou amarrados em lotes de 1.500kg, em mdia, com espao para movimentao por empilhadeira, teor mximo de 2,5% de impurezas, contaminantes e umidade.
Latas soltas ou enfardadas
Latas de alumnio usadas decoradas, soltas ou enfardadas em prensa de baixa densidade (ate 100 kg/m3), com teor mximo de 2,5% de impurezas, contaminantes e umidade.
Panelas Panelas e demais utenslios domsticos (alumnio mole), isentos de cabos baquelita, madeira etc. e de ferro parafusos, rebites etc.
Perfil branco Retalhos de perfis sem pintura ou anodizados, soltos ou prensados, isentos de contaminantes (ferro, graxa, leo e rebites).
Perfis mistos Retalhos de perfis pintados, soltos ou prensados, com teor mximo de 2% de contaminantes (ferro, graxa, leo e rebites).
Pistes Pistes automotivos isentos de pinos, anis e bielas de ferro, com teor mximo de 2% de leos e/ou lubrificantes
Radiador alumnio Radiadores de veculos automotores desmontados isentos de cobre, cabeceiras e outros contaminantes (ferro e plstico).
Radiador alumnio-cobre
Radiadores de veculos automotores desmontados isentos de cabeceiras e outros contaminantes (ferro e plstico).
Retalho industrial branco de chapa para latas
Retalho de produo industrial de latas e tampas para bebidas, soltos ou prensados, isentos de pinturas ou impurezas.
Telhas
Retalhos de telhas de alumnio, pintados em um ou em ambos os lados, isentos de parafusos ou rebites de ferro, revestimentos de espuma ou assemelhados.
Quadro 3 Classificao de sucatas de alumnio.
Fonte: ABAL (2006d).
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30
A reciclagem do alumnio no Brasil, com toda a logstica de coleta, teve seu
fortalecimento com a implantao da primeira fbrica de latas de alumnio no pas, a
Reynolds Latasa, no ano de 1989. A mesma empresa, em 1991, e a Novelis, em 1995,
lanaram os primeiros programas de reciclagem de alumnio no pas. (CASTRO, 2006,
p. 21).
A forma como o mercado nacional de coleta de sucata de alumnio est
organizada e suas relaes comerciais so complexas. Muitos so os atores que
compem essa rede, e o caminho percorrido pela sucata de alumnio pode tomar
diferentes rumos at ser reciclada novamente.
Dentro da rede de reciclagem de alumnio, a fidelizao entre os atores que
compem a cadeia da coleta extremamente frgil, imperando, na maioria dos casos, o
valor monetrio pago pelo material. Segundo Vieira e Paula (2009), que estudaram o
campo organizacional da reciclagem da lata de alumnio no estado do Rio de Janeiro,
foi constatado que o maior interesse, ou seja, o que move a reciclagem da lata o
interesse econmico.
Os mesmos identificaram que dentro das relaes comerciais existe uma
estrutura de dominao imposta pelos grandes sucateiros e as centrais de reciclagem,
conforme a necessidade interna das mesmas. O valor da sucata, diferentemente do
valor das ligas de alumnio, no est atrelado a padres definidos como, por exemplo, a
LME. So impostos conforme o interesse daqueles que esto no topo da cadeia da
reciclagem.
As grandes empresas de reciclagem de alumnio possuem laos comerciais
mais estreitos com os grandes comerciantes de sucatas, pois esses possuem maior
capital de giro, se comparado aos pequenos sucateiros, centrais de coletas e
associaes. Assim, as vantagens conseguidas pelas empresas de reciclagem so
maiores: preos mais baixos, devido quantidade comprada, parcelamento da compra
e maiores prazos para pagamentos.
J as compras que ocorrem entre os grandes comerciantes de sucatas e os
demais nveis da cadeia da coleta so, vista ou com o adiantamento do pagamento,
para assegurar a compra do material que ainda ser coletado. O pagamento adiantado
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31
uma tentativa de fomentar e fidelizar os atores que esto em um nvel mais baixo na
cadeia da coleta.
2.5.1.2 O processo de reciclagem do alumnio
Aps o alumnio ser coletado, o prximo passo o seu processamento nas
centrais de reciclagem. Essas empresas apresentam um fluxo operacional de processo
conforme a figura 2. (POPOVICI, 1999).
Figura 2 - Fluxo de operao industrial do alumnio secundrio.
Fonte: (Popovici, 1999).
Os diferentes tipos de sucatas utilizadas e as diferentes ligas produzidas em
uma central de reciclagem do indcios do processo de fabricao que a mesma
emprega. Schmitz (2006) apresenta uma classificao dos processos de reciclagem de
alumnio em: (I) Refinaria (refiner), trabalha com um mix maior de sucatas para obter
uma gama de ligas. Na refinaria so obtidas, geralmente, ligas que sero usadas na
fabricao de peas fundidas e ligas para desoxidao. Podem trabalhar com alumnio
contendo contaminantes, como por exemplo: leo, tinta, plstico, papel e outros metais.
Ou seja, sucatas que necessitam pr-tratamento para posterior fuso. (II) Refuso
(remelter), trabalha com sucatas com teores menores de contaminantes, necessitando
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32
de limpeza para retirada de matrias, que no o alumnio. Na refuso, o objetivo
trabalhar com sucatas padronizadas, que tenham a mesma composio qumica da liga
que ser produzida, no necessitando grandes correes, como as que ocorrem no
processo de refinaria. A figura 3 apresenta um fluxo em paralelo para os dois
processos.
Figura 3 - Fluxo de processo e comparativo entre centrais de reciclagem por refuso e refinaria.
Fonte: Schmitz (2006, p. 32).
O processo, em uma central de reciclagem de sucatas de alumnio, tem incio
na triagem da sucata adquirida. A sucata apesar de passar por vrios nveis da cadeia
da coleta ainda pode conter contaminante. Nessa fase, tambm, a sucata pesada e
coleta coleta coleta coleta coleta
pr-triagem
limpeza dasucata
cominuio cavacos escria
triagemsecundria
triagem final
Fe, Cu, Zn,materiais nometlicos
Queima demateriais orgnicos
compactao tratamento daescria
controle dapoluio
gases limpos
depsito deresduos
refuso refiner
liga
vazamento
fuso fuso fuso
correo correo correo
vazamento vazamento vazamento
controle dapoluio
gases limpos
depsito deresduos
ligas paraconformao
ligas paradesoxidao
ligas parafuso
ligas parafuso
fuso
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33
classificada. A classificao necessita ser mais especfica que a apresentada
anteriormente. Nesse estgio, o foco a composio qumica da sucata. A definio da
composio qumica das sucatas ajudar, posteriormente, na definio de quais
sucatas devero ser utilizadas para compor a carga que ser fundida para fabricao
das ligas requeridas.
Por exemplo, o alumnio classificado como bloco nas classificaes
apresentadas por Gusmo (2000) e ABAL (2006d), quadros 2 e 3 respectivamente,
podem conter sucatas com composies qumicas diferentes. Isso faz com que seja
necessria uma classificao mais refinada, com o foco na composio qumica.
Como citado anteriormente, o processo de preparao da sucata de alumnio
para fuso est ligado ao tipo de material a ser utilizado e as ligas que sero
produzidas. Muitos so os equipamentos utilizados para o beneficiamento da sucata de
alumnio. Por no ser o foco desse estudo, a preparao da sucata de alumnio no
ser tratada neste trabalho.
2.5.1.3 Tecnologias aplicadas fuso da sucata de alumnio
Existem diversos tipos de fornos utilizados na produo de ligas de alumnio
secundrias que empregam diferentes princpios de aquecimento, formas construtivas e
equipamentos auxiliares.
A deciso sobre o tipo de forno que deve ser utilizado em uma planta de
reciclagem de alumnio depende: do mix, dimenses e quantidade da sucata a ser
processada; do combustvel que ser empregado; da capacidade de produo
desejada para a planta e do capital destinado para construo da mesma (SCHMITZ,
2006, p. 106).
O mesmo autor apresenta duas classificaes para os fornos utilizados na
fuso da sucata de alumnio. A primeira leva em considerao o tipo de energia
utilizada na fuso da sucata, sendo consideradas a energia eltrica e a energia gerada
por combustveis fsseis. A segunda leva em considerao as caractersticas
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34
construtivas dos fornos de fuso. Nessa, so apresentadas trs grandes famlias de
fornos: fornos revrberos, fornos rotativos e fornos cadinho.
A seguir sero apresentados os principais tipos de fornos utilizados na
reciclagem do alumnio.
A. Forno Rotativo Horizontal
O forno rotativo horizontal (Rotary drum furnace) (Rotary salt furnace)
composto por um cilindro em ao que gira em torno de seu eixo de simetria, sendo seu
interior revestido de material refratrio. As duas extremidades so abertas, por uma
delas realizada a alimentao da sucata e sada dos gases, na outra h um
queimador. Aps a fuso, o vazamento do alumnio fundido ocorre por uma abertura na
lateral da carcaa do forno.
Devido a sua flexibilidade na fuso e a capacidade de processar uma gama
considervel de diferentes tipos de sucatas de alumnio, o forno rotativo horizontal
amplamente utilizado em plantas de reciclagem de alumnio, sendo empregado por
grandes e pequenas empresas do ramo (GIL, 2005). Nos fornos rotativos horizontais
so empregados queimadores que utilizam combustveis fsseis, geralmente: leo
queimado; leo combustvel pesado BPF, ou olo de xisto, utilizando como comburente
o ar; queimadores que utilizam gs natural (GN) ou gs liquefeito do petrleo (GLP),
tendo por comburente ar ou oxignio. Apesar do ltimo ser menos poluente e garantir
uma melhor qualidade tanto do processo quanto da liga produzida, o seu custo maior
se comparado aos diverso tipos leos.
Nos fornos rotativos horizontais, comumente so utilizados fluxos de proteo
do banho fundido para previnir excessivas perdas de alumnio por oxidao. O fluxo
tem a funo de criar uma camada protetora entre o alumnio fundido e a atmosfera do
forno. O fluxo tambm facilita na coalescncia e precipitao pela fcil remoo do filme
de xido, que normalmente forma-se na superfcie do alumnio. Possue tambm a
funo de manter os xidos contidos no banho em suspenso. (BENDER; CRUZ, 2005;
GIL, 2005; TENRIO; ESPINOSA, 2003; SCHMITZ, 2006, p. 80). A figura 4 apresenta
um corte no sentido perpedicular ao eixo de rotao do forno rotativo.
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35
Figura 4 Forno rotativo horizontal em corte.
Fonte: Adaptado de ZHOU et al. (2006).
Um fluxo muito utilizado o salino, composto por cloreto de sdio ou cloreto de
potssio (NaCl e KCl), ou uma combinao entre esses. Duas composies podem ser
utilizadas: (I) 60% NaCl e 40% KCl (Szente, 1997); (II) Mistura equimolar desses dois
sais (50% NaCl e 50% KCl) (ABAL, 2007e, p. 34; Tenrio; Espinos, 2003, p. 126). A
ltima composio corresponde ao ponto euttico, ou seja, a menor temperatura de
fuso da liga, equivalente a 645C, figura 7.
Figura 5 - Diagrama de equilbrio da mistura NaCl/KCl.
Fonte: ABAL (2007e, p. 34).
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36
Tenrio et al. (2001) realizaram estudos de modo a entender a influncia da
adio do fluxo de sal no aumento da taxa de recuperao do alumnio. Constataram
que o xido forma uma camada que envolve o alumnio, tendo o fluxo a funo de
romper esssa camada e facilitar a coalescncia das gostas de alumnio. Constaram
tambm uma melhora na viscosidade da camada de proteo, bem como um aumento
na velocidade de corroso da camada de xido de alumnio pela mistura equimolar
NaCl e KCl com a adio de NaF e KF.
Para conseguir uma melhor eficincia da camada de proteo do banho
fundido, pode-se ainda adicionar juntamente com os sais a criolita (Na3AlF6) para
diminuir a tenso superficial do xido de alumnio aderido a superfcie da sucata,
aumentando o rendimento metlico. A adio comumente utilizada de criolita de 5%.
(XIAO; REUTER, 2002; ABAL, 2007e, p. 26).
Schmitz (2006, p. 85) apresenta uma classificao dos efeitos de diversos
fluoretos e cloretos que podem ser utilizados junto ao fluxo salino, de modo a melhorar
a ao de coalescimento do mesmo, quadro 4.
Excelente Na3AlF6 < LiF < NaF < NaF < KF
Bom CaF2 < MgF2
Moderado AlF3, Mg F
Pobre LiCl < CaCl2 < MgCl2
Quadro 4 Classificao da ao dos fluoretos e cloretos utilizados junto ao fluxo salino.
Fonte: Adaptado de Schmitz (2006, p. 85).
Segundo a ABAL (2007e, p. 32), fornos rotativos horizontais trabalham com
rotao de 2,5 a 5 rotao por minuto. Para iniciar o processo de fuso so adicionados
de 30% a 40% do fluxo salino em relao a carga metlica no interior do forno O fluxo
fundido e s depois ocorre o carregamento do forno com sucata de alumnio. Os fornos
rotativos horizontais alcanam rendimentos metlicos baixos que variam de 50% a 75%.
Porm, segundo Kurzawa (2006, p. 33), a empresa Noviles, fabricante de laminados de
alumnio, consegue rendimentos na fuso de latas de alumnio na ordem de 81%, em
fornos rotativos horizontais.
Devido s preocupaes econmicas e ambientais para alcanar melhores
ndices de produtividade e, consequentemente, menores nveis de gerao de resduos,
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novas tecnologias foram implementadas ao forno rotativo, de maneira a melhorar seu
desempenho.
B. Forno TRF (Tilting Rotary Furnace)
O forno Rotativo Basculante, Tiliting Rotary Furnace (TRF), apresentado na
figura 6, tambm conhecido como forno tipo pera, foi projetado com o intuito de minizar
problemas que ocorrem na recuperao de sucatas de alumnio em fornos rotativos
horizontais: o carregamento da sucata e a retirada da escria aps o fim do processo
de fuso.
Figura 6 - Forno TRF.
Fonte: ALTEK-MDY (2009)
O forno TRF possui somente uma abertura onde est localizado o queimador e
por onde ocorre o carregamento da sucata, vazamento da liga e retirada da escria
aps a fuso da carga. Devido grande dimenso dessa abertura, se comparada ao
forno rotativo horizontal, as operaes citadas ocorrem com maior facilidade, reduzindo
o tempo de produo. Apesar do maior dimetro da abertura, a capacidade de
renteno de material fundido dos fornos TRF so semelhantes as dos fornos rotativos
horizontais, graa a sua forma geomtrica e inclinao. A figura 6 ilustra essa
caractersta do forno TRF.
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38
Figura 7 Geometria e inclinao do forno TRF. Fonte: Schmitz (2006, p. 85).
Segundo a ALTEK-MDY (2009), empresa fabricante de fornos, os fornos TRF
utilizam queimadores do tipo oxi-combustvel, o que reduz a utilizao de fluxos de
proteo. Segundo ABAL (2007e, p. 32) os fornos TRF utilizam de 15% a 18% em
peso, em relao carga de fluxo de proteo. O redimento de recuperao do
processo de reciclagem, nesse tipo de forno, pode atingir at 85%. O consumo de
energia para o forno TRF de 400 kWh/t para queimadores do tipo oxi-gs. (ALTEK-
MDY, 2009; SCHMITZ, 2006, p. 99).
Hall (2004 apud SCHLESINGER, 2007, p. 146) aponta que os forno TRF
possuem intalaes caras e custo de manuteno elevado, sendo indicado para
sucatas oxidadas ou na recuperao de escrias de alumnio, porm, no so
indicados para sucatas finas.
C. Forno URTF (Universal Rotary Titable Furnace)
Estudos realizados pela Linde introduz um novo conceito de forno rotativo: o
Universal Rotary Titable Furnace (URTF). O diferencial do sistema URTF em relao
ao sistema TRF, est em seu sistema de queima e no seu grau de automao.
Segundo Bender e Cruz (2005), o principal diferencial desse forno a utilizao
de mais uma entrada de oxignico, que permite um controle da direo da chama e
uma maior eficncia na queima. O sistema de controle de queima, que combina um
queimador oxi-combustvel com recursos para a queima de eventuais componentes
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orgnicos volteis contidos na carga, olos, vernizes e tintas, atravs da injeo de
oxignio adicional no interior do forno, reduzindo, por consequncia as emisses, figura
8.
Figura 8 - Forno URTF.
Fonte: Biedenkopf et al. (2011).
Neste processo admite-se tambm o uso de sais fundentes, ainda que em
quantidade reduzida. Segundo Gripenberg et al. (2002), a quantidade de sais utilizados
so da ordem de 0 a 70 kg/t, a proporo de escria gerada varia entre 180 a 250 kg/t,
o consumo de energia igual a 350 kWh/t.
D. Forno Reverbero (Reverb Furnace)
O principal objetivo em um projeto de um forno reverbero maximizar a
eficincia trmica, pela sua grande capacidade de fuso por volume, reduzindo o
consumo de combustvel. (SCHLESINGER, 2007, p. 137).
Muitos so os modelos de fornos reverberos existentes. Schimtz (2006, p. 110)
apresenta 11 modelos diferentes utilizados na reciclagem do alumnio. Dentre estes,
ser apresentado o forno tipo side well.
O forno revrbero side well indicado para fuso de retalhos e cavacos de
alumnio, quando utiliza equipamentos auxiliares para submerso de sucata no banho
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de alumnio fundido. Um exemplo desse equipamento o sistema LOTTUS (Low
Turbulence Scrap Submegence) desenvolvido pela Pyrotek.
A figura 9 apresenta o forno side well equipado com o sistema LOTTUS.
Basicamente, o sistema composto por uma bomba que tem a funo de fazer a
circulao do alumnio fundido, e uma cmara de circulao localizada na sada da
bomba que tem a finalidade gerar um vrtex. A cmara de circulao construda em
material refratrio e possui um perfil especial, de modo a gerar o vrtex. (PYROTEK,
2008). O vrtex gerado faz com que o material de pequena espessura no fique
flutuando sobre o banho fundido mas v para dentro do metal lquido, evitando o
contato com atmosfera oxidante do forno, diminuindo sua oxidao (ABAL, 2007e, p.
30).
Figura 9 - Forno Side-well com sistema LOTTUS.
Fonte: Pyrotek (2010).
Segundo a Pyrotek (2010), o sistema de bombeamento de alumnio fundido
utiliza dois principios de funcionamento. O primeiro sistema faz o bombeamento de
forma convencional, mecanicamente, chamado sistema Metaullic. O segundo faz o
bombeamento de forma magntica, sistema EMP, que funciona segundo o princpio de
um motor linear, o alumnio fundido atua como o rotor e a bobina age como estator.
Ambos os sistemas tm por funo: melhorar a homogenizao da temperatura e a
Cmara geradora do vrtex
Bomba de circulao
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composio qumica da liga fundida; realizar a filtragem do alumnio e transferncia do
metal lquido para panelas ou outros fornos.
Quando se pretende fundir sucatas finas com contaminantes orgnicos em
fornos side well que possuam equipametos com sistema de submerso de sucata,
indicado a decapagem prvia da sucata. Isso garante uma melhor qualidade do
alumnio secundrio produzido. (SCHLESINGER, 2007, p. 143).
E. Forno Plasma IPT
As pesquisas sobre a recuperao do alumnio tm avanado no Brasil.
Parceria realizada entre as empresa Alcoa, Klabin e TSL, junto Universidade de So
Paulo (USP) e o Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo (IPT),
proporcionou o desenvolvimento de um forno para reciclagem de alumnio que utiliza o
plasma como fonte de energia para fuso do material. (PEDROSO; ZWICKER, 2007).
O forno Plasma IPT, figura 10, opera em atmosfera isenta de oxignio, o que
inibe a oxidao do banho fundido, no sendo necessria a utilizao de fluxos salinos
para proteo do banho fundido, evitando a formao da borra preta. (SZENTE et al.,
1997; 2007e, p. 46).
Figura 10 Forno a Plasma IPT.
Fonte: Adaptado de ABAL (2007e, p. 47).
Ao contrrio dos demais processos, os quais buscam evitar pontos quentes no
interior do forno, o forno a plasma IPT permite o aquecimento direto da carga por
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transferncia de calor predominantemente convectiva, decorrente da circulao dos
gases no arco de plasma. Nos outros fornos, do tipo rotativo, a transferncia de calor
ocorre da parede do forno, predominantemente, e desta para a carga (BENDER; CRUZ,
2005). O forno Plasma IPT tem uma eficincia energtica de 450 kWh/t, para fuso de
sucatas de alumnio e um tempo de processo entre 1h30min a 2h30min. (ABAL 2007e,
p. 46)
F. Forno Eltrico Induo (Induction Furnace)
O forno eltrico induo pertence famlia dos fornos tipo cadinho (crucible
furnace). Existem dois tipos de fornos eltricos induo aplicados reciclagem do
alumnio: forno eltrico induo a canal (channel induction furnace) e forno eltrico
induo a cadinho, conhecido tambm como forno eltrico induo sem ncleo
(coreless induction furnace) (SCHMITZ 2006, p. 110). Como a presente pesquisa
utilizou um forno eltrico induo sem ncleo, ser trado somente sobre este, com a
denominao de forno eltrico induo.
O forno eltrico induo possui como diferencial, se comparado aos outros
fornos utilizados na reciclagem do alumnio, a capacidade de uma melhor
homogenizao das ligas produzidas. (LUZGIN et al., 2004). Para Schimitz (2006, p.
164) o forno induo interessante para produo de ligas com alta qualidade.
Verran et al. (2005) constatou a qualidade do alumnio secundrio obtido em um forno
eltrico induo, pela baixa perda de elementos de ligas em diversas fuses com
sucatas de latas de alumnio.
Outro ponto a se destacar no forno induo a forma como realizada o
aquecimento da carga. Devido utilizao do efeito joule para fuso da carga, no h
gerao de emisses gasosas, o que por consequncia garante a qualidade da liga,
reduo da oxidao desta, diminuio dos impactos ambientais e melhora das
condies de trabalho para os operadores do forno (SCHMITZ 2006, p. 108).
A produtividade do processo de fuso de sucatas de alumnio est ligado
relao entre a rea especfica e seu peso, sua composio qumica, grau de
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43
contaminantes existente e forma de operao do forno. Smith (1994) realizou fuses
com diversos tipos de materiais em um forno eltrico induo, constatou ndices de
recuperao que variaram entre 85% a 96,5%, dependendo do tipo de sucata fundida.
Para folhas de alumnio sem contaminante e sucata laminada de alumnio velha, os
ndices de produtividade foram de 97% e 85,5% em mdia, respectivamente.
Os fornos eltricos induo so utilizados em plantas de reciclagem onde no
so necessrias grandes capacidades de fuso, se comparado aos fornos rotativos e
reverberos, que podem atingir capacidades maiores que 20t e 100t de alumnio fundido,
respectivamente (SCHMITZ 2006, p. 108; ALTEK-MDY, 2009). Porm, apesar da baixa
capacidade de acondicionamento de alumnio fundido, normalmente de no mximo 10
toneladas, os fornos induo apresentam taxas de fuso considerveis. Segundo
Luzgin et al. (2004), a Rltek fabrica fornos eltricos induo utilizados na
recuperao de sucatas de alumnio com taxas de fuso da ordem de 12,4t/h.
No processo reciclagem do alumnio em forno eltrico induo dispensado o
uso de fluxo salino, para proteo do banho fundido. Somente necessrio, ao fim do
processo de fuso, a utilizao de um fluxo exotrmico para liberao do alumnio
contido na escria. Uma quantia de 0,5% em peso em relao carga total de material
adicionado no forno, de fluxo exotrmico o suficiente. (SMITH, 1994).
Estudos realizados por Samuel (2002) e Fogagnolo et al. (2003), prope a
recuperao da sucata de alumnio por mtodos que no os convencionais, que realiza
a fuso da sucata de alumnio. O principio est na compactao em alta presso de
materiais, em forma de cavaco ou p, para densificao do material. Este processo tem
como vantagem no gerar emisses de gases e produo de escria, comumentes
gerados nos processo convencionais por fuso.
O quadro 5 apresenta uma comparao entre os diferentes tipos de
tecnologias, mostrando os pontos pontos fortes e os pontos fracos de cada uma delas.
TECNOLOGIA PONTOS FORTES PONTOS FRACOS
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Forno Rotativo Horizontal
- Investimento inicial baixo; - Alta taxa de fuso; - Possibilidade de fundir uma gama de diferentes tipos de sucatas;
- Utilizao de fluxo salino para proteo do alumnio fundido;
- Alta gerao de escria; - Alta taxa de emisses gasosas; - Oxidao do alumnio fundido; - Baixos ndices de rendimento do processo; - Difcil limpeza da escria contida na parede do forno;
Forno TRF
- Facilidade na alimentao do forno; - Alta taxa de fuso; - Menor perda por oxidao se comparado ao forno rotativo horizontal; - Fcil remoo da escria contida na parede do forno.
- Investimento inicial elevado; - Custo de manuteno elevado; - Utilizao de fluxo salino para proteo do banho; - ndices intermedirios de rendimento do processo; - Indicado para altas produes.
Forno URTF
- Facilidade na alimentao do forno; - Alta taxa de fuso; - Alto grau de automao e controle de processo; - Menores ndices de emisses gasosas; - Dispensa o uso de fluxos salinos.
- Investimento inicial elevado; - Custo de manuteno elevado; - ndices intermedirios de rendimento do processo; - Indicado para altas produes.
Forno Reverbero (sistema de submerso)
- Facilidade na alimentao do forno; - Indicado para fuso de retalhos de cavacos; - Alto grau de automao e controle de processo; - Dispensa o uso de fluxos salinos.
- Investimento inicial elevado; - Custo de manuteno elevado; - Indicado para altas produes.
Forno Plasma IPT
- No necessita de fluxo de proteo; - No forma borra preta; - Fcil alimentao; - Indicado para recuperar sucatas de alumnio contaminadas com polmeros;
- Investimento inicial elevado; - Custo de manuteno elevado.
Forno Eltrico Induo
- No necessita de fluxo de proteo; - Fcil alimentao; - Melhor homogenizao da liga produzida; - Elevado rendimento trmico; - Baixa perda de elementos de liga; - Possibilidade de produo de diferentes tipos de ligas em um mesmo forno; - Indicado para uma gama de diversos tipos de sucatas; - Pode ser utilizado para baixas e mdias escalas de produo.
- Investimento inicial elevado; - Custo de manuteno elevado.
Quadro 5 Resumo das caractersticas dos equipamentos de fuso.
Fonte: Organizado pelo autor.
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2.6 ESCRIA DO ALUMNIO
A escria do alumnio (dross) um resduo classificado como perigoso que
tambm pode ser chamada, de acordo com os teores de alumnio presente, de borra
branca ou borra preta (salt cake). Basicamente so compostas por: alumnio metlico
(65% a 75%), xido de alumnio (25 a 30%), carbeto de alumnio (2 e 3%), nitreto de
alumnio (3 a 5%), xido de ferro (0,5 a 2%) e xido de silcio (0,5 e 1,5%). (ABAL,
2007e, p. 17).
Devido elevada presena de alumnio metlico nas escrias, este tipo de
resduo passvel de comercializao por empresas licenciadas. Desta forma, o valor
oriundo dessa comercializao pode ser contabilizado pelas organizaes como receita
ambiental. No entanto, um indicador negativo de rentabilidade e produtividade.
(DINIZ, 2007).
Segundo a ABAL (2007e, p. 25) as fundies que utilizam fornos com menor
tecnologia, como os horizontais rotativo convencional, produzem um percentual elevado
de borra, em torno de 30% a 40%, contendo baixos teores de alumnio metlico, em
torno de 8% a 15%.
2.6.1 Mecanismos de Formao da Escria
Segundo ABAL (2007e, p. 12), a formao da escria um mal inevitvel
durante o processo de fuso do alumnio. A formao da escrio ocorre conforme os
seguintes mecanismos:
Oxidao do metal lquido;
Filme de xido inerente ao lingote/retalhos;
Movimentao e transporte do metal lquido.
A oxidao ocorre logo aps a fuso do material, formando uma camada
delgada de xido (Al2O3), gerada pela reao com a umidade presente no ambiente. A
camada formada diretamente proporcional temperatura do banho, temperaturas
crescentes resultam em camadas de xidos mais espessas.
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46
Quando ocorre a quebra da camada de xido formada sobre o banho fundido, o
alumnio novamente exposto ao meio, formando uma nova camada, gerando maior
quantidade de xido
Outro fator que influencia na formao de xidos no banho fundido a
composio qumica da liga de alumnio. Composies qumicas com maiores teores de
magnsio apresentam facilidade em oxidar-se, devido facilidade da formao do
xido de magnsio (MgO).
Os tipos de chama proveniente dos queimadores dos fornos de fuso
influenciam na oxidao do banho de alumnio. Segundo a ABAL (2007e, p. 16) este
um fator determinante para maior ou menor oxidao, juntamente com as
caractersticas do material a ser fundido. Uma atmosfera oxidante do forno promove a
oxidao do metal na razo direta relao rea/peso, ou seja, quanto maior esta
relao, maior a oxidao. A figura 11 apresenta a perda de fuso em funo da
espessura do material fundido. Nota-se um crescimento exponencial em espessuras
bem baixas.
Figura 11 - Perda na fuso em funo da espessura do material.
Fonte: ABAL (2007e, 17).
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47
A figura 12 apresenta a perda na fuso em funo da espessura do material
utilizado e sua composio qumica. Para uma temperatura de 750C, espessura de
retalho decrescentes, abaixo de 2 mm apresentam uma elevao na perda, por
oxidao, durante o processo de fuso. Ligas puras Al 99,5% e ligas de mangans tm
o comportamento semelhante, em termos de gerao de escria. No entanto, as ligas
contendo magnsio apresentam perdas maiores. (ABAL, 2007e, p. 18).
A forma como feito o carregamento do forno influencia tambm na gerao da
escria. Segundo ABAL (2007e), retalhos com espessuras inferiores a 0,5mm
apresentam uma perda de fuso bem superior a retalhos mais espessos. de
recomendado evitar que retalhos com espessuras baixas tenham contato com
atmosferas oxidantes do forno e, sempre que possvel tentar, submerg-la no alumnio
lquido presente no forno.
Figura 12 - Perda de metal em funo da espessura da sucata e sua composio.
Fonte: ABAL (2007e, 18).
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48
2.7 PARMETROS DE AVALIAO DO PROCESSO DE RECICLAGEM DE
ALUMNIO
2.7.1 Produtividade
Um parmetro importante para avaliao do processo de reciclagem do
alumnio a produtividade. Segundo Schmitz (2006, p. 95), a produtividade do
processo a relao entre o total de alumnio recuperado, obtido aps a fuso, pelo
total de alumnio, j passado pelo processo de limpeza, carregado no forno, equao
(1).
(1)
Sendo,
P= Produtividade;
Ms= Massa da sucata carregada no forno;
Mp= Massa de metal produzido.
Na equao (1) no esto sendo levados em considerao; possveis materiais
que alterem o peso da sucata que foi fundida, como: tinta, leo, plstico, madeira, pedra
outros metais; o xido protetor contido na sucata de alumnio, apesar de os teores de
xidos poderem atingir 7% do peso da carga, para sucatas com muito tempo de
armazenagem e com grande rea de superfcie; perdas de elementos de ligas, como
magnsio e perda de partculas de material fundido carregadas pelos gases emitidos
durante o processo de fuso. Pois quantificao de todos esses parmetros algo
muito difcil (SCHMITZ, 2006, p. 95).
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49
2.7.2 Lucratividade
Segundo Ross et al. (2000), a lucratividade um indicador que demonstra a
eficincia operacional de um negcio. expressa como um valor percentual que indica
a proporo de ganhos de um negcio, mostrada pela equao (2).
(2)
Sendo,
L= Lucratividade
LL= Lucro lquido;
RT= Receita total.
Para o clculo da lucratividade necessrio definir o lucro lquido. Segundo
Souza (2007), para obter o valor do lucro lquido, deve ser descontado do faturamento
bruto: os custos variveis, impostos, despesas fixas, amortizao/ provises e outras
despesas no-operacionais.
Para aplicar o conceito do lucro lquido no presente estudo, algumas
adaptaes foram realizadas, considerando que os custos de produo, custos fixos,
custos operacionais e impostos so iguais para todas as ligas produzidas. Sendo
variveis: os custos com matrias-primas (sucatas e elementos de adio) utilizadas no
preparo das cargas, e a receita total (RT) que o produto entre a quantidade de liga
produzida pelo preo de venda da liga. Definiu-se a quantidade padro de comparao
1 kg. Deste modo, a receita total (RT) ser igual ao preo de venda de 1 kg do preo da
liga (Pv).
Assim, o lucro lquido (LL) fica definido como a diferena entre o preo de
venda do quilo liga (Pv) menos os custos com matria prima (Cmp), levando em
considerao os diversos materiais utilizadas na fabricao desta, equao (3).
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50
CmpPvLL = (3) Sendo,
LL= Lucro lquido;
Pv= Preo de venda da liga/kg;
Cmp= Custo com matria-prima/kg.
Para o clculo (Cmp) inicialmente foram obtidos os custos com os materiais
utilizados em cada corrida separadamente. Expresso pela somatria monetria de
todas as matrias-primas utilizadas em uma corrida (Ctc) que foi divido pelo peso total
das matrias-primas utilizadas na corrida (Pmp), obtendo assim, o custo do quilo da liga
produzida.
Porm, um fator importante levado em considerao o rendimento do
processo de fuso. Esse fator indica o quo eficiente foi o processo de fuso. Ele est
ligado diretamente a fatores implcitos no processo de fuso, como: tipo de material
utilizado, temperaturas de trabalho, manuseio do banho fundido e a relao de
oxidao ocorrida pela utilizao de diferentes tipos de sucatas, tendo ligao direta
com a produtividade. Assim, o rendimento do processo expresso na equao do custo
da matria-prima, equao (4), pelo fator de multiplicao (2-P).
( )PPmp
CtcCmp = 2. (4)
Sendo,
Cmp = Custo da matria prima/kg;
Ctc= Custo total da carga;
Pmp= Quantidade de matria-prima utilizada;
P= Produtividade.
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51
Levando a expresso (4) na equao (3) obtm-se o valor da lucratividade
utilizada no presente estudo para o clculo da lucratividade, equao (5).
100.Pv
CmpPvL
= (5)
Sendo,
L= Lucratividade;
Pv= Preo de venda/kg;
Cmp= Custo com matria-prima/kg.
No presente trabalho foram utilizados como parmetros de avaliao do
processo de reciclagem do alumnio em forno eltrico a induo, para obteno de ligas
de alumnio secundrio, a produtividade e a lucratividade.
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52
3 MATERIAIS E MTODOS
3.1 CLASSIFICAO DA PESQUISA
O mtodo de pesquisa utilizado foi o hipottico-dedutivo, pois buscou confirmar
a hiptese proposta na presente pesquisa, pela anlise dos dados obtidos por meio de
um estudo prtico.
Quanto a sua natureza, a pesquisa aplicada, pois produziu ligas de alumnio
comerciais, em escala piloto, gerando informaes possveis de serem utilizadas, como
norteadoras, para futuros trabalhos e aplicaes prticas para o setor de reciclagem de
alumnio.
Do ponto de vista da abordagem do problema, a pesquisa quantitativa, pois
pela ausncia na literatura de informaes mercadolgicas procurou-se entender a
regio onde o projeto piloto estava inserido, e dar maior fundamento hiptese
proposta. Neste sentido, foi realizado o dimensionamento do mercado fornecedor pelo
levantamento dos fornecedores e sua capacidade de atendimento dos materiais