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Ministério da Educação Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná.
Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica Departamento Acadêmico de Eletrotécnica
Projeto Final de Graduação
LUCAS LUIZ KRUL TOBIAS ANTUNES DE AMORIM
ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO REPROCESSAMENTO DE CABOS DE ALUMÍNIO CA/CAA ATRAVÉS
DO DESENCORDOAMENTO DOS TENTOS FORMADORES
CURITIBA
2004
LUCAS LUIZ KRUL TOBIAS ANTUNES DE AMORIM
ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO REPROCESSAMENTO DE CABOS DE ALUMÍNIO CA/CAA ATRAVÉS
DO DESENCORDOAMENTO DOS TENTOS FORMADORES
Trabalho de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia Industrial Elétrica – Ênfase em Eletrotécnica, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná.
Orientador: Prof. Ayrton Roberto Lopes
Co-orientador: Prof. Jorge Carlos Corrêa Guerra
CURITIBA
2004
LUCAS LUIZ KRUL
TOBIAS ANTUNES DE AMORIM
ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO REPROCESSAMENTO DE CABOS DE ALUMÍNIO CA/CAA ATRAVÉS
DO DESENCORDOAMENTO DOS TENTOS FORMADORES
Este Projeto Final de Graduação foi julgado e aprovado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Eletricista pelo Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná.
Curitiba, 24 de setembro de 2004
_______________________________________ Prof. Paulo Sérgio Walenia
Coordenador do Curso Engenharia Industrial Elétrica – Eletrotécnica
_______________________________________ Prof. Ivan Eidt Colling, Dr.
Coordenador do Projeto Final de Graduação Engenharia Industrial Elétrica – Eletrotécnica
_______________________________________ Prof. Ayrton Roberto Lopes
Orientador
_______________________________________ Prof. Álvaro Peixoto de Alencar Neto, M.Sc.
_______________________________________ Prof. Luiz Gustavo Trevisan
"EM MOMENTOS DE CRISE, SÓ A IMAGINAÇÃO É MAIS
IMPORTANTE QUE O CONHECIMENTO."
Albert Einstein
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus que nos deu forças para lutar e
conseguir completar mais este desafio.
Agradecemos ao nosso orientador Ayrton Roberto Lopes que em todo
momento nos apoiou, incentivou durante a execução deste trabalho.
Ao nosso co-orientador Jorge Carlos Corrêa Guerra pela cooperação na
análise da viabilidade econômica.
Ao Celso Ioshimi Kagawa que nos ajudou no detalhamento do processo e em
pontos essenciais da técnica do reprocessamento das sucatas de cabos de
alumínio.
Enfim, agradecemos a todos que contribuiram direta ou indiretamente para a
execução deste trabalho e pelas novas amizades que surgiram neste período.
RESUMO
Este trabalho vem apresentar uma solução de simples aplicação, que pode
gerar grandes benefícios a concessionárias de energia elétrica, para um melhor
aproveitamento das “sucatas” de cabos de alumínio atualmente acumuladas em
seus pátios esperando serem vendidas tão somente como sucata de alumínio.
O processo consiste em aproveitar lances de cabos de alumínio que são
originados de desmonte de linhas de transmissão e distribuição, por motivos de
ampliação, manutenção ou ainda lances que sobraram de obras e que possuam
comprimento inadequado para sua aplicação imediata e trabalhar com eles
aplicando um reprocesso através do desencordoamento dos tentos1 formadores
seguido de soldagem trefilação e encordoamento2, conseguindo com isso uma
redução de bitola, seguida de um ganho considerável de comprimento.
Visando uma maior comodidade as simulações econômicas feitas tem por
objetivo a formação de uma planta móvel que poderia ser deslocada até o pátio das
concessionárias, principais beneficiadas com este processo.
1 Designação dada ao condutor singelo de alumínio 2 Condutor de alumínio disposto em hélice em torno de um núcleo central
ABSTRACT
That study attempts to show a simple application solution that could yield
considerable gain to energy companies for a better use of aluminum cable waste that
pile up in their yards that come from be sold as aluminum waste.
The process that is here suggested consist in nabbing use of aluminum cable
that hurls from disassembling of transmission and distribution lines, be for
enlargement, maintenance or even for hurls that remain from construction and that
have inadequate length for immediate application, but work with them to apply a re-
process through to maulstick former unstring followed by welding and wiredrawing,
thus obtaining with that a pattern of reduction, followed of a considerable gain or
length.
Aiming at facilitating economical simulations executed have to objective the
formation of a mover plant who can be translate to concessionaire plant, main
benefited with that process.
LISTA DE SIGLAS
AA “Aluminum Association” (Associação do Alumínio)
ABAL Associação Brasileira do Alumínio
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANSI “American National Standards Institute” (Instituto Americano
nacional de normalização)
ASME “The American Society of Mechanical Engineers” (Sociedade
Americana de Engenharia Mecânica)
ASTM “American Society for Testing and Materials” (Sociedade
Americana para Testes e Materiais)
AT Alta Tensão
AWG “American Wire Gauge” (Padrão Americano para dimensões de
condutores)
BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Social
BT Baixa Tensão
CA Cabo de Alumínio
CAA Cabo de Alumínio com Alma de Aço
CEEE Companhia Estadual de Energia Elétrica - RS
CELG Companhia Energética de Goiais
CEMIG Companhia Energética de Minas Gerais
COPEL Companhia Paranaense de Energia
CPMF Contribuição Provisória sobre Movimentação Financeira
CW “Cold Welding” (Solda a Frio)
EPS Especificação do Procedimento de Soldagem
FGPC Fundo de Garantia para Promoção da Competitividade
IACS “International Annealed Copper stardard” (Padrão Internacional
do cobre recozido)
IOF Imposto sobre Operações Financeiras
NBR Norma Brasileira Registrada
RQP Registro de Qualificação de Procedimento
SAC Sistema de Amortização Constante
TJLP Taxa de juros de Longo Prazo
UW “Upset Welding” (Solda de topo)
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Extração da Bauxita .................................................................................23
Figura 2 – Alumina ....................................................................................................24
Figura 3 – Sucata de Cabos......................................................................................29
Figura 4 – Desencordoadeira de Cabos de Alumínio................................................31
Figura 5 – Detalhe do Desencordoamento................................................................32
Figura 6 – Processo de Solda Topo a Frio ................................................................34
Figura 7 – Processo de Solda de Topo por Resistência ...........................................35
Figura 8 – Resistências De Soldagem ......................................................................36
Figura 9 – Corte da Fieira..........................................................................................41
Figura 10 – Tensões Mecânicas Sofridas pelo Condutor na Fieira ...........................42
Figura 11 – Conceito Básico do Processo de Trefilação...........................................43
Figura 12 – Máquina de Trefilação............................................................................43
Figura 13 – Máquina de Encordoamento ..................................................................45
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Tensão de Ruptura..................................................................................33
Tabela 2 – Causa X Efeito na Solda de Topo por Resistência..................................40
Tabela 3 – Características Cabos CA .......................................................................46
Tabela 4 – Características Cabos CAA.....................................................................47
Tabela 5 – Elasticidade X Coef. Dilatação ................................................................47
Tabela 6 – Levantamento do investimento inicial aplicado........................................60
Tabela 7 - Tabela “Price” – Tabela de prestações constantes .................................62
Tabela 8 - Tabela SAC – Tabela de amortização do principal constante..................62
Tabela 9 – Possíveis despesas fixas operacionais ...................................................63
Tabela 10 – Fluxo de Caixa.......................................................................................65
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 01 – Parâmetro de Extensão da Superfície.…………..……………….….…35
Equação 02 – Enegia Térmica…..………………………………….…………….………36
Equação 03 – Resistência Equivalente…………………………………..………………36
Equação 04 – Parâmetro de Soldabilidade ………..……………………………………39
Equação 05– Volume Tento de Alumínio ………………………….……………………44
Equação 06– Comprimento Final do Condutor …………………………………….…..44
Equação 07 – Volume do Cabo ………………………………………………………….44
Equação 08 – Massa do Cabo…………………………………………………………....44
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 01 – Custo X Cenário ……………………………………………………….…...64
Gráfico 02 – Despesas X Faturamento …………………………………………….…...66
Gráfico 03 – Tempo de Retorno X Produção……………………………………...…….67
Gráfico 04 – Economia Percentual do Reprocessamento da Sucata de Cabos….…68
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 01 – ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO CA
2AWG-“IRIS”
ANEXO 02 – ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM
CABOS DE ALUMÍNIO CA 2AWG-“IRIS”
ANEXO 03 – ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO CA
2/0AWG-“ASTER”
ANEXO 04 – ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM
CABOS DE ALUMÍNIO CA 2/0AWG-“ASTER”
ANEXO 05 – ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO
CAA 4AWG-“SWAN”
ANEXO 06 – ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM
CABOS DE ALUMÍNIO CAA 4AWG-“SWAN”
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO GERAL ......................................................................................17
1.1 INTRODUÇÃO..................................................................................................17
1.2 PROBLEMA......................................................................................................18
1.3 JUSTIFICATIVA................................................................................................18
1.4 OBJETIVO ........................................................................................................19
1.4.1 Objetivo Geral.............................................................................................19
1.4.2 Objetivos Específicos .................................................................................20
1.5 METODOLOGIA ...............................................................................................20
1.6 ESTRUTURA DA EXPOSIÇÃO........................................................................21
2 REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................22
2.1 O ALUMÍNIO.....................................................................................................22
2.1.1 História do Alumínio....................................................................................22
2.1.2 Produção do Alumínio ................................................................................23
2.1.3 Alumínio Comercial ....................................................................................25
2.1.4 Tratamento Térmico do Alumínio ...............................................................26
2.1.5 Trabalho Mecânico .....................................................................................28
2.2 ETAPAS DO PROCESSO ................................................................................29
2.2.1 Geração da Sucata de Cabos ....................................................................29
2.2.2 Triagem ......................................................................................................30
2.2.3 Desencordoamento ....................................................................................31
2.2.4 Desoxidação...............................................................................................32
2.2.5 Solda dos Tentos........................................................................................33
2.2.5.1 Solda a Frio..........................................................................................33
2.2.5.2 Solda de Topo por Resistência ............................................................35
2.2.5.2.1 Resistências Elétricas......................................................................36
2.2.5.2.2 Máquina de Solda ............................................................................37
2.2.5.2.3 Técnica Operacional ........................................................................38
2.2.5.2.4 Qualidade da Solda .........................................................................39
2.2.6 Trefilação....................................................................................................40
2.2.6.1 Descrição do Funcionamento...............................................................42
2.2.7 Encordoamento ..........................................................................................45
2.2.8 Ensaios.......................................................................................................48
2.2.8.1 Retirada do Corpo de Prova.................................................................48
2.2.8.1.1 Acondicionamento para Transporte .................................................49
2.2.8.1.2 Preparação do Corpo de Prova para Ensaio ...................................49
2.2.8.2 Ensaio de Verificação Dimensional ......................................................50
2.2.8.3 Ensaio de Tração de Ruptura ..............................................................51
2.2.9 Embalagem ................................................................................................52
2.3 MÉTODO DO FLUXO DE CAIXA .....................................................................53
2.3.1 Investimento Empresarial ...........................................................................53
2.3.1.1 Métodos de Análise..............................................................................54
2.3.1.1.1 Taxa de Retorno Contábil ................................................................54
2.3.1.1.2 Tempo de Retorno (“Payback”)........................................................55
2.3.1.1.3 Valor Presente Líquido.....................................................................55
2.3.1.1.4 Taxa Interna de Retorno ..................................................................56
2.3.1.2 Dificuldades na Análise de Investimentos ............................................56
3 ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA ..............................................................59
4 ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA........................................................60
4.1 INVESTIMENTO INICIAL..................................................................................60
4.2 CÁLCULO DO FINANCIAMENTO DO NEGÓCIO............................................61
4.3 CUSTOS OPERACIONAIS...............................................................................62
4.4 ELABORAÇÕES DE CENÁRIOS .....................................................................63
5 CONCLUSÕES...................................................................................................69
5.1 PROPOSTA PARA NOVOS TRABALHOS.......................................................70
REFERÊNCIAS.........................................................................................................71
17
1 INTRODUÇÃO GERAL
1.1 INTRODUÇÃO
Ao analisar as condições atuais das concessionárias de energia elétrica,
verificou-se que uma parcela dos materiais utilizados em sua malha de alimentação
muitas vezes, quer seja por ampliações em sua rede, quer seja por alterações na
malha ou ainda por sobras de obras sem grande aplicação imediata, retornam ao
seu pátio como materiais considerados inservíveis e se acumulam, acarretando
assim em um capital parado, os quais, se melhor estudado pode se constatar que
possuem um potencial que poderia ser trabalhado para suprir as carências
mencionadas acima.
Um exemplo desse potencial é o foco deste trabalho, que tem por base o
aproveitamento, de uma forma simples e com redução considerável dos custos
financeiros e ambientais, dos cabos de alumínio que se acumulam nos pátios das
concessionárias, considerados como “sucata” por não possuírem comprimento
mínimo necessário para implantação em construções de novos trechos de rede
elétrica.
Este trabalho vem apresentar uma análise feita em uma idéia simples, porém
de resultados consideráveis para uma otimização do destino das sucatas de cabos
de alumínio consideradas como “sucata” e que atualmente possuem destino incerto
e de pequeno retorno à concessionária, detentora dessa matéria prima em potencial.
O processo estudado tem por filosofia transformar comprimentos de cabos
impróprios para a utilização em cabos novos com bitola reduzida seguida de ganho
considerável no seu comprimento e no potencial utilização na construção de redes
de distribuição, seja na considerada AT (Alta Tensão – 13,8kV ou 34kV), mas
principalmente na BT (Baixa Tensão – 110V~254V), rede de alimentação direta aos
consumidores. O reprocessamento é possível quando o cabo sucateado apresenta
tentos em bitolas maiores do que deseja obter após a trefilação.
Ao longo do projeto serão apresentadas as características do alumínio, seus
processos de formação e os procedimentos utilizados para execução do processo
estudado, assim como um panorama das vantagens de se aproveitar um material
18
tão versátil como o alumínio sem, com tudo, utilizar-se de grande quantidade
energética originalmente utilizada para sua obtenção.
1.2 PROBLEMA
Apresentar um processo de reaproveitamento da sucata de cabos de alumínio
que resulte numa economia significativa de energia e que esteja dentro das
solicitações da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
As delimitações deste reaproveitamento são:
Não existência de bibliografias que relatem o tema em específico;
Desenvolvimento de máquinas especiais para o reprocessamento;
Determinação de possíveis pontos de falhas no reprocessamento.
O estudo solicitará um aprofundamento em áreas não abordadas no curso de
graduação de Engenharia Elétrica, como por exemplo os processos de solda, solicita
um estudo mais aprofundado na área de humanas especificamente de economia
através do estudo da viabilidade econômica.
1.3 JUSTIFICATIVA
Considerando o panorama atual do nosso país onde uma grande parcela da
população vive, ainda nos dias de hoje, sem acesso a energia elétrica por morarem
em locais distantes da rede de distribuição da concessionária local, tornam o
investimento para ampliação dessas redes, economicamente inviável devido aos
altos custos envolvidos.
Fica evidente que se houver uma redução dos custos há uma possibilidade
maior de extensão da rede de alimentação das concessionárias. Aliado a crescente
necessidade de pouparmos cada vez mais nossas reservas naturais e o aumento
gradativo das necessidades energéticas, torna a utilização do processo proposto
uma ótima opção.
Por proporcionar uma possível economia de energia na recuperação da
sucata de cabo de alumínio, o processo estudado envolve uma preocupação atual
que está relacionado com a capacidade de geração e transmissão de energia
elétrica.
19
Outro fator que levou a se estudar este processo foi sua originalidade pois em
pesquisas preliminares em endereços eletrônicos internacionais que tratam do
assunto não constatou-se outro processo similar ao proposto neste estudo.
Com o reprocessamento dos cabos de alumínio inservíveis propõem-se as
seguintes vantagens:
Utilização de um material já processado, não necessitando uma nova
extração nem mesmo uma re-fusão, reduzindo consideravelmente o
consumo energético empregado no processo e eliminando a utilização de
materiais químicos, nocivos a natureza, utilizados na obtenção do Alumínio;
Otimização de espaço físico nas concessionárias, pois com o
reaproveitamento dos cabos outrora armazenados e estocados como
sucata, utilizando o local destinado a este fim para uma diferente
designação.
Reaproveitar o alumínio formador dos cabos para confecção de novos
cabos, mantendo assim, um alumínio de altíssima pureza com sua mesma
finalidade, impedindo assim que com a venda da sucata deste alumínio
pudesse ser utilizado na confecção de utensílios diversos, que podem ser
obtidos com a utilização de alumínios com grau de pureza inferior.
Reduzir custo de aquisição de cabos novos, proporcionando assim a
utilização dessa economia para ampliação da rede, aumentar o
investimento em novas tecnologias, melhorar a qualidade dos serviços
prestados e utilizar um material mais barato em possíveis programas de
expansão energética.
1.4 OBJETIVO
1.4.1 Objetivo Geral
Avaliar técnica e economicamente o reprocessamento da sucata de
cabos de alumínio através da análise das características do novo cabo formado,
segundo as exigências vigentes em normas regulamentadas.
20
1.4.2 Objetivos Específicos
Estudar a matéria prima empregada no processo, o alumínio, quanto a sua
origem, obtenção e processamento, assim como particularidades e
comportamento diante de trabalho térmico e mecânico.
Conhecer e entender os processos desenvolvidos para
desencordoamento, trefilação, encordoamento assim como maquinário
utilizado em cada parcela do processo;
Pesquisar sobre os processos de solda aplicáveis assim como as
características do cabo soldado nos diferentes processos, evidenciando
vantagens e desvantagens de cada processo;
Fazer um levantamento de custos empregados no processo, comparando
com custos desenvolvidos no processo de re-fusão do alumínio, e a
obtenção do alumínio através da extração e processamento da bauxita;
Analisar a normalização existente, adequando o processo à mesma e
realizar ensaios, através do LACTEC (Instituto de Tecnologia para o
Desenvolvimento), sobre os cabos produzidos de acordo com a solicitação
das normas da ABNT aplicáveis;
Obter, por meio de solicitações a pessoal responsável, levantamento de
quantidade de sucata aproximada de cabos de alumínio gerados por ano
nas concessionárias de energia elétrica realizando assim um comparativo
do potencial de economia adquirido pelo processo proposto.
Apresentar os resultados do estudo deste processo.
1.5 METODOLOGIA
Para a execução deste trabalho efetuou-se o estudo dos processos citados
em bibliografias existentes, publicações “on-line” e normas técnicas da ABNT
aplicáveis à formação dos cabos condutores de alumínio CA e CAA. Serão
estudados: o processo de formação dos cabos de alumínio, suas características
elétricas e mecânicas, as técnicas empregadas no processo e as características do
alumínio.
21
Através de contatos com o setor de suprimentos e logística de algumas
concessionárias, foi efetuado um levantamento da quantidade de sobras e sucatas
de cabos de alumínio CA e CAA gerados anualmente nas mesmas.
Para o estudo da viabilidade econômica foram analisados os dados obtidos
nas concessionárias juntamente com o levantamento do custo do processo
utilizando o método de fluxo de caixa, o qual analisa o tempo de retorno do
investimento em função do fluxo de caixa onde será apresentada uma idéia de em
quanto tempo e qual a quantidade de sucata necessária para tornar este processo
viável.
1.6 ESTRUTURA DA EXPOSIÇÃO
No capítulo 1 apresenta-se os fatores que levaram a escolha deste tema, suas
possíveis vantagens e a forma como se pretende conduzir este trabalho.
No capítulo 2 será demonstrada a fundamentação teórica dos conceitos
envolvidos no reprocessamento dos cabos de alumínio incluindo um breve histórico
do alumínio sua formação e principais qualidades e o referencial para o estudo da
viabilidade econômica.
A viabilidade técnica do processo será apresentada no capítulo 3.
No capítulo 4 apresenta-se um dos cenários estudados na análise da
viabilidade econômica.
No capítulo 5 será apresentada as conclusões obtidas após o estudo e uma
proposta para possíveis trabalhos de graduação.
22
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 O ALUMÍNIO
2.1.1 História do Alumínio
Mesmo sendo o elemento metálico mais abundante na crosta terrestre
(8,13%), sua descoberta ocorreu apenas no século XVIII. Devido a sua grande
afinidade com o oxigênio, não é possível encontrá-lo em sua forma natural, mas sim,
combinado na formas de óxidos ou silicatos. (BOER,1981)
Em 1808, (ABAL, 2004) Humphrey Davy provou a existência do alumínio
durante a fundição de ferro na presença de alumina, obtendo assim uma liga de
ferro e um metal até então desconhecido o qual denominou "Alumium", mais tarde
chamado de "Aluminium", seguido da produção subseqüente de pequenas
quantidades do metal pelo físico alemão Hans Christian Oersted em 1825, através
do aquecimento de cloreto de alumínio anidro com uma amálgama de potássio. O
processo sofreu melhorias em 1827 e 1845, substituindo-se o amálgama de potássio
e desenvolvendo um método mais eficaz para desidratar o cloreto de alumínio. Em
1854, substituindo-se o caro potássio pelo sódio, utilizando-se de um cloreto de
alumínio-sódio em vez do cloreto de alumínio, Henri Sainte-Claire Deville produziu,
em uma fábrica-piloto próxima a Paris, as primeiras quantidades comerciais de
alumínio. Este processo foi substituído pela descoberta simultânea, em 1886, por
Paul Louis Toussaint Heroult, na França e Charles Martin Hall, nos Estados Unidos,
do processo eletrolítico por meio de corrente elétrica de produção de alumínio. A
descoberta do processo por Charles Hall se deu em seu pequeno laboratório
experimental, em uma cabana nos fundos de sua casa, ao conseguir produzir a
alumina (óxido de alumínio) e fabricar seu próprio cadinho de carbono com um
banho de criolita contendo alumina e ao passar uma corrente elétrica através dele
resultou em uma massa solidificada que ao esfriar foi estilhaçada com um martelo
formando pequenos pedaços de puro alumínio. Este processo mantém-se até os
23
dias de hoje, sendo atualmente o único processo de produção de alumínio em
quantidade comercial.
2.1.2 Produção do Alumínio
Desde a formação o alumínio passa por diversas reações químicas (ABAL,
2004; BOER, 1981; SCHMIDT, 1979). A bauxita, minério de onde se extrae a
alumina e, por conseguinte o alumínio, é formado por uma reação química natural,
causada pela infiltração de água em rochas alcalinas que entram em decomposição
e adquirem uma nova constituição química. Por ser normalmente encontrada a uma
profundidade média de 4,5 metros a extração da bauxita pode ser feita a céu aberto.
Durante o processo de extração a vegetação e a terra fértil que se encontram
sobre as jazidas, são retiradas com o uso de retroescavadeiras e são acumuladas e
preparadas para que após a extração da bauxita possa-se realizar a recomposição
do terreno de onde foram extraídas, promovendo assim uma manutenção do meio
ambiente explorado, conforme pode-se observar na figura 1.
Figura 1 – Extração da Bauxita
Fonte: ABAL, 2004
Após sua extração, a bauxita segue em seu estado natural para a fábrica,
onde sofre seu primeiro processo químico para remoção de impurezas
impreguinadas na bauxita. Para esta primeira fase do processo de obtenção da
alumina, a bauxita é moída e misturada a uma solução contendo soda cáustica
formando como resultado uma mistura pastosa que posteriormente passa por um
processo de aquecimento sobre pressão, juntamente com uma nova adição de soda
24
cáustica. O resultado desse processo é submetido a um período de decantação
seguido de filtragem, eliminando assim eventuais impurezas que se encontravam
juntamente com a bauxita inicialmente extraída da natureza.
Um novo processo químico é realizado com a mistura resultante do processo
anterior. A mistura, livre de impurezas, é submetida a equipamentos chamados
precipitadores, onde a solução passará pela “cristalização por semente”; na qual a
alumina cristalizada precipita e é então lavada e secada através de aquecimento
realizados em fornos autoclaves a uma temperatura de 165ºC e pressão de vapor à
1 atm, enquanto as impureza são retiradas no resíduo insolúvel através de filtros-
prensa, separando o resíduo de lama vermelha e a lixívia de aluminato, a qual é
levada aos reatores de decomposição. O resultado é um precipitado de hidróxido de
alumínio (Al(OH)3) que é separado da água de solução por meio de filtros
centrífugos e concentrada em evaporadores e empregada novamente para
decomposição em autoclaves levando o hidróxido de alumínio resultante a fornos
rotativos onde será calcinado a cerca de 1400ºC, obtendo-se assim a alumina
calcinada (figura 2), primeiro produto oriundo do processo fabril do alumínio.
Figura 2 – Alumina
Fonte: ABAL, 2004
Todo esse processo por que passa a bauxita para obtenção da alumina é
conhecido como processo Bayer. Após o refino, a solução de alumina e criolita
(AlF3.3NaF) passa então por um processo eletrolítico, no qual o material é fundido
25
em cubas a uma temperatura de aproximadamente 950ºC; o alumínio se deposita no
fundo sendo extraído por sucção e posteriormente depositado em cadinhos para
onde são transferidos obtendo-se assim o alumínio primário. As cubas são formadas
por chapas de ferro revestidas por uma camada refratária de carvão em pó e piche.
Este processo se dá pelo banho de criolita fundida a baixa tensão, que varia de 4 a
5V (volts) e carga aproximada de 1A/cm2 de secção do banho por cuba, sendo que
desses, somente 1,6V são necessários para a eletrólise. Com a eletrólise a alumina
(Al2O3) se decompõe e o oxigênio liberado se combina com o carvão do anodo
formando assim gás carbônico. Por este motivo que o consumo de eletrodos é
quase exatamente igual ao volume de alumínio produzido. Grandes fornos chegam a
um consumo da ordem de 100.000A. Conforme a concentração de Al2O3 diminui,
ocorre o chamado “efeito anódico” que provoca o aumento da tensão aplicada a qual
atinge seu ponto de alarme a tensões da ordem de 20-30V, necessitando
acrescentar mais Al2O3.
Para produção de 1000kg (quilogramas) de alumínio tem-se que: de 4000kg
de Bauxita podem-se isolar 1925kg de alumina (Al2O3) que adicionados a 75kg de
criolita e 18000-22000 kWh em corrente contínua, produzem 1000kg de alumínio,
consumindo 524kg de eletrodos de carvão.
O alumínio fundido assume diversas formas para atender as diversas
necessidades das industrias de diversos setores, sendo elas na forma de lingotes,
vergalhões, placas e tarugos.
2.1.3 Alumínio Comercial
O alumínio puro, (ABAL, 2004; BOER, 1981; SCHMIDT, 1979) segundo a
”Aluminum Association” (AA), recebe sua denominação através da série 1XXX a
qual classifica o alumínio comercialmente puro em diferentes graus de purezas que
variam de 99,00% (denominado AA 1000) a 99,99% (denominado AA 1099). A
pureza do alumínio é expressa pelos dois últimos algarismos da liga acima de
99,00%. No caso do alumínio para a fabricação de cabos utiliza-se a série 1350 que
representa o alumínio com 99,50% e o dígito “3” representa o grau de controle de
impurezas onde são controlados os níveis de elementos metálicos que afetam a
condutividade elétrica.
26
A grande característica do alumínio comercialmente puro é sua elevada
condutividade elétrica e térmica, porém possui uma baixa resistência mecânica. Por
causa destas características que o alumínio puro é geralmente utilizado para
confecção de componentes de sistemas térmicos e/ou elétricos e que não
necessitem de elevadas propriedades mecânicas.
Além de suas características elétricas e térmicas, o alumínio comercialmente
puro apresenta uma alta resistência à corrosão, devido à formação de uma fina e
transparente película de Al2O3 que adere ao alumínio evitando o prosseguimento da
oxidação.
2.1.4 Tratamento Térmico do Alumínio
O alumínio comercialmente puro faz parte de um grupo classificado das ligas
de alumínio na qual só pode se obter o seu aumento de dureza através de trabalho
mecânico seguido de encruamento3. (ABAL, 2004; BOER, 1981; SCHMIDT, 1979)
Um dos processos de tratamento térmico é a solubilização, que consiste em
aquecer o alumínio a elevada temperatura (próxima à temperatura de fusão) fazendo
com que, com os coeficientes de liga no alumínio já suficientemente aumentados,
possibilite a migração desses átomos, e passado um certo tempo de permanência a
esta temperatura se realize a dissolução completa do soluto formador da liga (cobre,
magnésio, silício, zinco).
A etapa seguinte é o envelhecimento, a qual depende, para que se obtenha
um envelhecimento controlado, que a etapa anterior do processo (solubilização)
tenha sido bem executada, realizada a baixas temperaturas e elevado tempo
durante o qual é feito o controle do tamanho dos precipitados para se obter uma
maior coerência com a matriz.
O envelhecimento pode ser classificado em dois tipos básicos:
Envelhecimento natural: submete-se o alumínio à temperatura ambiente
acarretando uma precipitação lenta;
Envelhecimento artificial: utilizam-se temperaturas mais elevadas e
intervalos de tempo variados, de modo controlado, formando assim
precipitados endurecedores de valores de dureza mais elevados.
3 Tornar o material mais duro
27
Pode-se conseguir o máximo valor de dureza para um determinado tempo de
tratamento. Passado esse tempo, existe um crescimento excessivo de precipitados e
a conseqüente perda de coerência dos mesmos com a matriz, levando à queda da
dureza. Este fenômeno é denominado super-envelhecimento.
Todas as ligas de alumínio podem ter sua dureza reduzida por meio de
tratamento térmico de recozimento (O), o qual ocasiona a recuperação e a
recristalização do material anteriormente encruado. Em função das ligas
endurecidas serem sensíveis ao aquecimento, mas não ao esfriamento, durante o
processo de solda é perdido seu endurecimento local.
Tanto as ligas laminadas a quente como as fundidas, podem ser beneficiados
por endurecimento, porém no caso das fundidas, o resultado não é uniforme devido
a diferenças na estrutura cristalina.
Como exemplo do ganho de dureza que se tem no processo de
envelhecimento e encruamento tem-se que:
“Por exemplo, uma liga com 5% de cobre que antes do recozimento tinha uma resistência de
15 kg/mm2, teve-a elevada a 29 kg/mm2 depois do resfriamento brusco. Em seguida a liga foi
aquecida a 160ºC, isto é, envelhecida artificialmente. Depois do esfriamento a resistência se
elevou a 38 kg/mm2. O alongamento de 25% do material recozido depois do endurecimento
diminui para 20%” (INFOMET, 2004)
A “Aluminum Association” classifica os tipos de tratamentos em:
O = recozido: aplica-se aos produtos inicialmente trabalhados e depois
recozidos para obter a resistência mecânica mais baixa, e aos produtos
fundidos que são recozidos com o objetivo de aumentar a ductilidade4 e a
estabilidade dimensional. A letra “O” pode ser seguida por um número
diferente de zero;
W = solubilizado: uma têmpera instável aplicável somente às ligas que
envelhecem espontaneamente na temperatura ambiente (envelhecimento
natural) após solubilização. Esta designação é especificamente usada
quando o período de envelhecimento natural é indicado, como por
exemplo, no caso de W ½ h;
4 Propriedade do material em se formar fios finos
28
T = termicamente tratado para produzir têmperas estáveis diferentes de
“F”, “O” ou “H”: aplica-se aos produtos que são termicamente tratados,
com ou sem deformação suplementar, para produzir têmperas estáveis.
A letra “T” é sempre seguida por números que indicam seqüências de
tratamentos específicas. Um período de envelhecimento natural pode ocorrer entre
as operações relacionadas para as têmperas “T”. Sempre que for necessário do
ponto de vista metalúrgico, deve haver um controle rigoroso desse período.
O tratamento de solubilização consiste em aquecer um produto, fundido ou
trabalhado mecanicamente a uma temperatura adequada, manter a liga nessa
temperatura por tempo suficiente para que os átomos de soluto se difundem de
modo que dissolvam na matriz, e resfriar rapidamente o material para a manter os
elementos de liga dissolvidos na matriz.
2.1.5 Trabalho Mecânico
O trabalho mecânico (ABAL, 2004; BOER, 1981; SCHMIDT, 1979) realizado
em ligas endurecidas por processo de encruamento por precipitação, acelera o
aumento de dureza associado com a formação de precipitados. Entretanto produtos
endurecidos por encruamento são susceptíveis a terem sua baixa dureza original
restaurada ao serem expostas as elevadas temperatura (recozimento), causando a
modificação das microestruturas resultantes do encruamento.
É através do trabalho mecânico que se obtém a denominada têmpera de
encruamento, designada pela letra H seguida de um número. A têmpera H18, por
exemplo, é a têmpera de trabalho a frio severo que resulta no endurecimento pleno
correspondente a 75% de redução em área. Já a tempera H19 é resultante de
redução de área ainda mais intensa. As têmperas H16, H14, H12, representando
respectivamente as têmperas ¾ duro, ½ duro, ¼ duro, são obtidas através de uma
menor redução em área de trabalho a frio, ou seja, menor grau de encruamento.
As têmperas H22, H24, H26 e H28 são obtidas através de uma combinação
de encruamento com recozimento parcial no qual o material é submetido a um
encruamento em níveis mais elevados que o necessário, para atingir determinados
níveis de propriedades mecânicas, e em seguida é amolecido através do
recozimento parcial.
29
Uma conseqüência do aumento da resistência mecânica obtida pelo trabalho
mecânico é a perda de ductilidade medida pelo alongamento ou pela redução de
área no ensaio de tração assim como a perda de trabalhabilidade em operações
como trefilação ou dobramento.
2.2 ETAPAS DO PROCESSO
2.2.1 Geração da Sucata de Cabos
No dia-a-dia das concessionárias e empreiteiras responsáveis por serviços
em redes de transmissão e distribuição de energia elétrica, uma grande quantidade
de cabos é submetida à sucata por: sobras de obras de pequeno comprimento,
desmontagem de determinada linha, substituição de cabeamento decorrente de
ampliação da potência da linha, dentre outros motivos. Resultando em cabos de
diversas bitolas e comprimentos, do tipo CA (Cabo de Alumínio) ou CAA (Cabo de
Alumínio com Alma de Aço), que são acumulados nos almoxarifados das
concessionárias até o momento de serem alienadas por processos específicos
donde são vendidos como sucata de alumínio e geralmente adquiridos por empresas
que fazem a re-fusão da sucata transformado-a em lingotes retornando ao processo
de confecção de diferentes produtos formados pelo alumínio, inclusive cabos.
A figura 03 abaixo ilustra alguns cabos de alumínio sucateados:
Figura 3 – Sucata de Cabos
Fonte: Os Autores
30
Mostra-se a seguir algumas quantidades anuais de cabos de alumínio
sucateados, dados que foram levantados através de contatos com setores de
suprimento e logística das mesmas:
COPEL: 200t
CEEE: 100t
CELG: 160t
CEMIG: 400t
Todo esse material que se acumula nos pátios das concessionárias são cabos
que foram adquiridos um dia por elas, ou seja, foi investido um capital na aquisição
de cabos e que na venda dos mesmos como sucata o capital retornado é reduzido.
Portanto para aquisição da mesma quantia de cabo vendida será necessário um re-
investimento elevado.
Tendo em vista que o material acumulado nos pátios das concessionárias
será encaminhado para o reprocessamento pelo método proposto, faz-se necessário
uma seleção da sucata, o que ocorre no processo de triagem.
2.2.2 Triagem
A triagem do material a ser reprocessado ocorre basicamente mediante a
inspeção visual dos cabos estocados sendo observadas algumas características,
como:
Bitola – a verificação das bitolas disponíveis é indispensável para se ter uma
idéia do potencial de aproveitamento da sucata. A bitola do tento que forma o
cabo, define o cabo formado após o reprocessamento. Para tanto, separam-
se em grupos cabos de mesma bitola em grupos afins, para que durante o
processo possam vir a formar um mesmo cabo.
Comprimento – característica essencial para definir a viabilidade do
reprocessamento, segundo a NBR 7270 e a NBR 7271 ambas de 1988, são
permitidos três pontos de solda, portanto para cabos muito curtos devem ser
avaliadas outras formas de reutilização. Os lances mais apropriados para
reaproveitamento são vãos com comprimento superior a 100m.
Espécie (CA ou CAA) – esta análise é necessária, pois no caso dos cabos
CAA alguns tentos não são passíveis de reprocessamento. Os tentos da alma
31
de aço não devem ser soldados, pois estes são responsáveis por dar maior
resistência mecânica aos condutores. Para os cabos reprocessados CAA são
utilizadas almas de aço novas.
A realização dessa etapa é fator determinante para o bom funcionamento do
processo e para determinação da quantidade e bitolas dos novos cabos a serem
formadas e conseqüentes possíveis aplicações para os mesmos.
Na próxima etapa o cabo é submetido a uma máquina especialmente
desenvolvida para realizar o desencordoamento dos tentos formadores do cabo a
ser reprocessado.
2.2.3 Desencordoamento
O processo de desencordoamento é realizado logo após a seleção dos cabos e
uma pré-limpeza, onde é dado um banho com jato d’água com o simples intuito de
retirar sujeiras que tenham se acumuladas na superfície do condutor decorrente de
sua exposição ao tempo e durante seu manuseio.
Assim que o cabo passa pela limpeza ele é então submetido a uma máquina
que tem por objetivo desenrolar os tentos formadores do cabo armazenado-os em
pequenas espulas5. Uma máquina desenvolvida para realizar este procedimento é
mostrada abaixo:
Figura 4 – Desencordoadeira de Cabos de Alumínio
Fonte: Os Autores
5 Carretel próprio para armazenar o tento de alumínio
ESPULAS
CONTROLE
DETALHE 01
32
A máquina pode ser utilizada para desencordoar qualquer formação de cabos
de alumínio. Esta máquina em especial, foi desenvolvida para trabalhar com 12
espulas simultaneamente, portanto para trabalhar os cabos que forem formados por
um número maior de tentos o processo deverá ser repitido quantas as vezes for
necessário para desencordoar o cabo.
A rotação da máquina é controlada por um motor de corrente contínua
acoplado a um sistema de controle de velocidade, para que com a variação do
passo do cabo a ser desencordoado possibilite aumentar ou diminuir a rotação do
sistema para que o desencordoamento se processe uniformemente, evitando que os
tentos se entrelacem conforme detalhe na figura 5. A máquina é dotada de sistema
de polias, responsáveis por realizarem o giro da plataforma e das espulas,
desenrolando os tentos formadores do cabo e os armazenando em cada espula.
Figura 5 – Detalhe do Desencordoamento
Fonte: Os Autores
Conforme os tentos são armazenados é possível verificar o estado dos
mesmos quanto à limpeza. Dependendo do local de origem da sucata, o tento pode
necessitar de um processo químico de limpeza, sendo o mesmo encaminhado para
o processo de desoxidação.
2.2.4 Desoxidação
Quando o tento de alumínio apresentar alto grau de oxidação, que possa vir a
impedir o reprocessamento no estado em que se encontra, utiliza-se uma
33
decapagem química para efetuar a limpeza do tento. O produto a ser utilizado
depende do estado de oxidação do tento e do tempo necessário para a reação,
porém quando o cabo possui várias coroas de alumínio, apenas a externa apresenta
oxidação elevada, aplicando a desoxidação nestes tentos ou descartando-os do
processo.
2.2.5 Solda dos Tentos
Para soldar os tentos de alumínio desencordoados as normas da ABNT6
prevêem que os processos de solda aplicáveis aos tentos de alumínio são:
soldagem topo-a-topo por resistência pura, por pressão a frio ou processo de solda
que apresente resultados melhores quanto as características elétricas e mecânicas
relacionados aos dois anteriores.
Para certificar o processo de solda aplicável aos tentos formadores dos cabos
de alumínio, alguns parâmetros solicitados pela norma ASME devem ser atendidos
como, por exemplo, a Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS), Registro
de Qualificação de Procedimento (RQP) e o Registro de Teste de Qualificação do
Soldador. (MODENESI a, 2000)
Os tentos de alumínio após a solda devem suportar os valores mínimos de
tensão de ruptura mostrados na tabela 1.
Tabela 1 – Tensão de Ruptura Fonte: (NBR 7270; NBR 7271)
Têmpera Solda Elétrica de topo Solda a Frio H19 75.0 MPa 145.0 MPa H16 75.8 MPa 103.0 MPa H14 75.5 MPa 89.3 MPa
2.2.5.1 Solda a Frio
O processo de soldagem a frio (BRACAENSE a, 2000; MARQUES, 1981;
MODENESI b, 2000;WAINER, 2002) (CW – “Cold Welding”) também chamado de
soldagem por pressão a frio, se dá pela aplicação de uma determinada pressão à
6 (NBR 5118,1982; NBR 7270, 1988; NBR 7271, 1988)
34
temperatura ambiente em tentos lisos e polidos um contra o outro. A pressão
aplicada é tal que gera o contato inter-atômico entre as faces, ocasionando a solda.
A análise utilizando transição microscópica de elétrons (TEM) em juntas
soldadas de tentos de alumínio, mostra que a deformação do material na zona de
soldagem promove a destruição da superfície que está oxidada e contaminada.
Dos métodos de solda a frio, aplica-se ao tento de alumínio o processo de
soldagem de topo por pressão a frio (“cold pressure butt welding”) em que os dois
tentos de alumínio são colocados em um dispositivo ou máquina com grampos
apropriados conforme figura 6.
Figura 6 – Processo de Solda Topo a Frio
Fonte: (BRACAENSE a, 2000)
A força de compressão aplicada axialmente ao longo dos tentos causa uma
expansão das superfícies em contato em forma de um bulbo. Os tentos são
comprimidos até que se obtenha um tamanho pré-definido da superfície soldada. A
resistência mecânica da junta cresce à medida que o contato das superfícies se
expande e alcance a resistência frágil do alumínio, que é aumentada pelo
endurecimento do material a frio.
F F
CONDUTOR DE ALUMÍNIO
CONDUTOR DE ALUMÍNIO
SOLDA
GRAMPOS
35
ELETRODO
CONDUTOR
SOLDA
CONDUTOR
ELETRODO
I FF
A solda de topo por pressão a frio é determinada pelo parâmetro de extensão
da superfície (V0 ):
10
0 −=AAV S Equação 01
Sendo As o tamanho da superfície do contato após a solda e A0 a área da
superfície. Para a solda do tento de alumínio a extensão da superfície será
determinada pela quantidade de vezes que ao condutor é aplicada a força de
compressão.
Para que a junta formada na solda apresente boa qualidade é necessário que
os tentos estejam isentos de óleos, graxas e os contatos entre as superfícies devem
ser planos.
2.2.5.2 Solda de Topo por Resistência
No processo de solda de topo por resistência (BRACAENSE b, 2000;
MARQUES, 1981; MODENESI b, 2000; WAINER, 2002) (UW – “Upset Welding”) a
união dos tentos efetua-se pelo calor gerado na região de interface dos condutores
através da resistência à passagem de uma determinada corrente elétrica e pela
aplicação de uma determinada pressão. Durante o processo as peças se aquecem e
ocorre a fusão do material na interface, que garantirá a continuidade do circuito
elétrico, conforme exposto na figura 7.
Figura 7 – Processo de Solda de Topo por Resistência
Fonte: (WAINER, 2002)
A geração do calor se dá por causa da resistência do conjunto a passagem da
corrente, sendo que a resistência total é a soma da resistência de contato entre as
36
peças e a resistência imposta pelos contatos da máquina. A energia térmica (Q)
gerada no processo pode ser calculada pela lei de Joule conforme descrito abaixo:
dtIJ
Qt
∫=0
21 Equação 02
Sendo: J = 4,185 joules
R – a resistência total (Ohm);
I – a intensidade da corrente elétrica (ampères);
t – o tempo da passagem da corrente (segundos).
A interface entre os dois tentos a serem soldados apresenta uma resistividade
maior, portanto, quando a corrente de soldagem é ligada há um aquecimento mais
intenso nesta região. Com a aplicação da pressão ocorrerá uma deformação plástica
que leva a formação da solda, nesta região teremos uma rebarba lateral para onde
as impurezas da junta tendem a migrar.
2.2.5.2.1 Resistências Elétricas
Quando os tentos de alumínio já encontram-se devidamente preparados para
a solda e unidos mecanicamente através da pressão exercida pelo eletrodo, pode-se
dizer que a resistência equivalente é dada pela soma das resistências mostradas na
figura 8.
54321 RRRRRRe ++++= Equação 03
Figura 8 – Resistências De Soldagem
Fonte: (WAINER, 2002)
As resistências de contato entre eletrodos e os tentos (R1 e R5) devem ser
mantidas em níveis baixos para evitar calor excessivo nos eletrodos. As resistências
R2 e R4 são as do tento de alumínio. A mais importante de todas é a resistência de
R1
R2
R3
R4
R5
37
contato entre os tentos R3; ela será a responsável pelo aquecimento e fusão da
região da solda do tento de alumínio. (WAINER, 2002)
A resistência de contato nas superfícies dos tentos de alumínio se dá pela
existência de um filme de óxido na superfície. Este valor para o alumínio está na
ordem de 20 mΩ, sendo para os demais materiais ferrosos ou não o valor oscila
entre 50-100 mΩ.
2.2.5.2.2 Máquina de Solda
A máquina utilizada no processo de soldagem de topo por resistência
apresenta três sistemas básicos: elétrico, mecânico e de controle. (MARQUES,
1991)
O sistema mecânico tem a função suportar o transformador e outros
componentes elétricos, de controle e o dispositivo de fixação e de aplicação da
pressão nos tentos de alumínio, no caso estudado um jogo de molas efetua a força
necessária para a solda.
O sistema elétrico é composto por uma fonte de energia que pode ser do tipo:
Energia direta – são máquinas de corrente alternada no qual um
transformador monofásico é o responsável por suprir a corrente
necessária para a solda. O transformador apresenta capacidade limitada,
pois provoca um desbalanceamento na rede de distribuição de energia
elétrica quando utilizado. O sistema apresenta um baixo fator de potência
devido à alta impedância do transformador.
Energia Armazenada – são máquinas de corrente contínua que consistem
de um transformador e um circuito retificador ambos trifásicos. A energia é
armazenada num banco de capacitores que efetuarão a descarga no
momento da solda.
Os eletrodos têm a função de conduzir a corrente de soldagem, aplicar a força
necessária no local da solda e dissipar parte do calor gerado durante a soldagem.
Por isso devem ser projetados para suportar correntes entre 800 a 1000 A/cm²,
pressões entre 70 a 400MPa sem sofrer deformação, não deformar o tento de
alumínio e apresentar elevada condutividade térmica e elétrica. Geralmente são
formados por ligas de cobre e ligas cobre-tungstênio que apresentam temperatura
38
de recozimento elevada, grande resistência à compressão e boa resistência ao
atrito.
Ao aplicar a força nos eletrodos melhora-se o contato entre os tentos, quanto
maior for a força melhor será o contato caso seja o contrário, uma força muito
pequena pode fazer com que tenhamos flutuações na resistência de contato
podendo ocorrer aberturas de arco entre os eletrodos.
Para a solda dos tentos de alumínio usam-se dois pares de eletrodos: O
primeiro tem a função de aplicar a corrente e a pressão necessária para a solda. O
segundo tem a função de aplicar uma corrente em um trecho de no mínimo 250mm
de cada lado da emenda com o objetivo de realizar um tratamento térmico na região
da solda conforme solicitado na norma NBR 7271.
2.2.5.2.3 Técnica Operacional
As principais variáveis no processo de solda dos tentos retirados das sucatas
de cabos de alumínio são a corrente elétrica, a resistência elétrica do circuito de
soldagem, o tempo, a força nos eletrodos e a forma de preparação destes.
(MARQUES, 1991)
Para que ocorra a solda há um valor mínimo de corrente abaixo do qual não
há o aquecimento e a fusão adequada do tento. Este valor depende da área de
contato do tento de alumínio. Se a intensidade da corrente de solda for aumentada,
diminui-se o tempo de aplicação da mesma. Há, entretanto, um limite de corrente
máxima, pois se a corrente o material a ser soldado for muito elevada pode ocorrer
uma deformação excessiva da área da solda, danificando o tento de alumínio. O
valor ideal para a corrente de solda está logo abaixo do seu valor máximo, pois
neste caso é obtida a máxima resistência mecânica.
Como o calor produzido na solda é proporcional ao tempo, considerando que
o alumínio apresenta uma condutividade térmica alta um tempo prolongado de
aplicação da corrente de soldagem pode causar um aquecimento excessivo no tento
ocorrendo perdas de calor e zonas maiores termicamente afetadas. Para que isto
não ocorra deve-se adequar os parâmetros de solda para que a mesma seja
efetuada no menor tempo possível.
39
Para determinar se o tento de alumínio apresenta uma boa soldabilidade pelo
processo de soldagem a resistência utilizamos a fórmula proposta por Cary
mostrada abaixo:
100××
=KT
RW Equação 04
Sendo: W – a soldabilidade do material;
R – a resistividade do material em microhoms.centímetro;
T – a temperatura de fusão em graus celcius;
K – a condutividade térmica relativa ao cobre.
Se W for inferior a 0,25, o material é considerado como de baixa soldabilidade
e se acima de 2,0, a soldabilidade do material é considerada excelente.
Calculando para o alumínio:
CT °= 660
5634,0394222
===COBRE
ALUMÍNIO
KK
K 1005634,0660
8264,2×
×=W
cmmmmR Ω=Ω= µ8264,2/028264,0 2 76,0=W
Com base no cálculo acima, o alumínio apresenta uma soldabilidade
intermediária, pois apresenta uma baixa resistência elétrica e não possui resistência
mecânica elevada em altas temperaturas.
2.2.5.2.4 Qualidade da Solda
Para que a emenda tenha uma boa qualidade o tento de alumínio deve ser
preparado para um bom contato entre as partes, sua seção transversal deve ser
perpendicular ao eixo, e estar isenta de graxas, óxidos não condutores de
eletricidade, substâncias orgânicas, etc. o alumínio pode ser limpo por uma lixa de
granulometria fina, palha de aço fina e com produtos químicos adequados.
(WAINER, 2002)
A aparência da solda não é um critério para avaliar as condições mecânicas
da região, porém pode indicar alguns pontos para analisar e tomar as devidas
correções. A tabela 2 apresentada a seguir ressalta alguns tipos básicos de defeitos
ocorridos em soldas topo por resistência suas causas e efeitos.
40
Tabela 2 – Causa X Efeito na Solda de Topo por Resistência Fonte: (WAINER, 2002)
Tipo Causa Efeito
Penetração profunda do eletrodo
Eletrodo impróprio; Falta de controle da força
entre eletrodos; Taxa excessiva de geração
de calor devido à resistência elevada de contato (força do eletrodo baixa).
Aparência ruim; Aumenta o trabalho de
retirar rebarbas.
Fusão superficial (geralmente acompanhada pela penetração profunda do eletrodo)
Superfície suja ou com incrustações de óxidos;
Força do eletrodo baixa Desalinhamento das peças; Corrente de soldagem
excessiva; Eletrodo impróprio.
Solda com tamanho menor; Diminui a vida do eletrodo; Aumenta o trabalho de
retirar rebarbas.
Solda com formato irregular
Limpeza imprópria da superfície dos eletrodos;
Desalinhamento das peças; Eletrodo impróprio; Partes mal fixadas após a
soldagem; Escorregamento dos
eletrodos.
Reduz a resistência mecânica da solda, devido à mudança na área de contato.
Trincas, poros e microporos
Retirada da força dos eletrodos antes de ocorrer a solidificação da solda;
Geração excessiva de calor promovendo expulsão maciça de metal fundido;
Mal ajuste das partes, necessitando de forças além das aplicadas pelos eletrodos.
Redução da resistência a fadiga;
Aumento da velocidade de corrosão, devido a concentração de líquidos corrosivos nos poros.
Deposição do eletrodo na superfície (geralmente acompanhada de fusão superficial)
Superfície suja; Corrente de soldagem
elevada; Baixa força do eletrodo; Eletrodo com material não
adequado; Eletrodo sujo e afiado.
Diminuição da resistência mecânica com expulsão do metal fundido;
Diminuição da resistência a corrosão;
Redução da vida do eletrodo.
2.2.6 Trefilação
O processo seguinte após a solda do tento de alumínio é a trefilação
(BUTTON, 2004; SILVA, 1981) no qual o tento passa por uma redução da bitola e
um aumento no seu comprimento passando por dentro de uma ou mais matrizes
(fieiras) com o auxilio de uma força de tração aplicada em um processo que ocorre
a frio.
41
O tento de alumínio sofre uma deformação plástica causada por uma força de
compressão aplicada pela fieira. Esta etapa ocorre a temperatura ambiente, porém
devido às deformações envolvidas percebe-se um aquecimento no material a ser
trefilado, que depende do tamanho da redução de bitola imposta. Para evitar o
aquecimento excessivo e para evitar trincas, fraturas, e deformações indesejadas, o
tento de alumínio passa por várias etapas de redução de bitola até chegar ao
diâmetro final desejado.
A fieira é uma ferramenta cilíndrica que contém um furo no centro por onde
passa o fio de alumínio e faz com que o diâmetro do mesmo seja diminuído. O corte
e as principais características da fieira estão mostrados na figura 9.
Figura 9 – Corte da Fieira
Fonte: (BUTTON, 2004)
Sendo:
α - Ângulo do cone de trabalho (ou semi – ângulo da trefila);
β - Ângulo de entrada;
γ - Ângulo de saída;
Hc - Altura do cilindro de calibração;
Dc - Diâmetro do cilindro de calibração.
A perfuração cônica, ângulo γ, é projetado de maneira a fornecer resistência
mecânica a fieira e a minimizar o desgaste no final da seção. Já o ângulo β deve ser
o suficiente para a ação do lubrificante. O cone de trabalho, ângulo α, é a parte da
fieira responsável pela redução da bitola do condutor até o diâmetro do cilindro de
calibração desejado (Dc). Logo após passará por Hc, altura do cilindro, responsável
β α γ
Hc
Dc
42
por dar um direcionamento, guiar o tento à medida que sai da fieira. As fieiras
utilizadas para trefilar cabos de alumínio podem ser formadas por materiais como
diamante, metais duros e porcelana.
As forças envolvidas na redução da bitola do cabo estão demonstradas na
figura 10.
Sendo:
Tc – Tensão de compressão
Tt - Tensão de tração
Figura 10 – Tensões Mecânicas Sofridas pelo Condutor na Fieira
Fonte: (BUTTON, 2204)
2.2.6.1 Descrição do Funcionamento
Após o tento de alumínio ter sido soldado e armazenado em uma bobina
própria para a máquina afia-se sua extremidade para que o mesmo passe pela fieira.
Conecta-se em um puxador que fará passar um certo comprimento do tento, assim
faz-se sucessivamente até completar todos os estágios de redução de bitola
contidos na etapa. Um motor ligado ao eixo da bobinadeira será o responsável agora
para exercer a força necessária para trefilar o tento de alumínio e bobinar o material
resultante. A lubrificação por aspersão é necessária neste processo para reduzir o
atrito e facilitar a passagem do tento pela fieira, consequentemente reduzindo o
desgaste da mesma e a temperatura do condutor. (BUTTON, 2004; SILVA, 1981)
Tt
ZONA DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Tc
43
O resultado da redução da seção transversal do tento é um recruamento por
trabalho mecânico, melhorando assim suas características quanto a sua têmpera
(compactação do alumínio e relativa resistência mecânica).
A figura 11 abaixo apresenta as etapas de trefilação aplicadas em um
condutor:
Figura 11 – Conceito Básico do Processo de Trefilação
Fonte: (BUTTON, 2004)
Mostra-se na figura 12 uma máquina de trefilação na qual alguns detalhes do
processo descrito acima podem ser percebidos:
Figura 12 – Máquina de Trefilação
Fonte: Os Autores
DESBOBINADEIRA BOBINADEIRA
CONDUTOR NA BITOLA ORIGINAL
CONDUTOR NA BITOLA DESEJADA
LUBRIFICAÇÃOFIEIRA
ANÉIS TIRANTES COM FIO DESLIZANTE
BOBINADEIRA
ANÉIS TIRANTES COM FIO DESLIZANTE
44
Para exemplificar a trefilação na formação de tentos de cabos de alumínio
reprocessados, podemos realizar uma pequena simulação:
Exemplo 01:
Considerando para reprocessamento um cabo de alumínio CAA bitola 636
código “Egret” com 100 metros de comprimento que possui uma formação de 30
tentos de alumínio com diâmetro de 3,7mm e 19 tentos de alma de aço. Pretende-se
formar um cabo CA “Iris” com a formação de 7 tentos de 2,47mm, considerando três
pontos de solda por lance resultando em 7 tentos de 400 metros. O passo seguinte
será a trefilação, na qual o condutor sofrerá várias reduções pelas fieiras. Mostra-se
abaixo um cálculo aproximado do comprimento final do tento após as devidas
reduções de bitolas:
Volume inicial = Volume final
2
22
1
21
44LDLD
××=×× ππ Equação 05
22
12
12 D
LDL ×= Equação 06
mL
L
89747,2
4007,3
2
2
2
2
≈
×=
Cada um dos tentos formadores do cabo terá um comprimento de 897 metros e a
massa da bobina formada será:
8974
)1047,2(723
×××
×=−πV Equação 07
331030 mV −×=
dVm ×= Equação 08
32700mkgd =
33 107,21030 −− ×××=m
kgm 81=
O produto final neste caso seria uma bobina com 81 kg e aproximadamente 897
metros, estando pronta para o uso.
45
2.2.7 Encordoamento
A formação do cabo ocorre no encordoamento (SILVA, 1981; NBR 7270,
1988; NBR 7271, 1988), as espulas que armazenam o fio condutor de alumínio
trefilado são colocados na encordoadeira. Para os cabos CA são colocados 7
espulas de fios de alumínio e para aos cabos CAA são colocados 6 espulas de fios
de alumínio e 1 espula de alma de aço. É importante ressaltar que a alma de aço
não pode apresentar emendas, então para o reprocessamento de cabos de alumínio
CAA serão utilizados almas de aço novas.
O controle de passo do cabo é feito através da variação da velocidade da
encordoadeira utilizando polias de diversos tamanhos que acopladas a um motor
determinam o passo do cabo de acordo com a sua bitola. A relação de
encordoamento, ou seja, a razão entre o comprimento axial de uma hélice completa
de fio encordoado e o diâmetro externo da hélice, deve estar dentro dos limites de
no mínimo 10 e no máximo 14, sendo o sentido de encordoamento para a direita.
A figura 13 apresenta uma máquina de encordoamento.
Figura 13 – Máquina de Encordoamento
Fonte: Os Autores
O cabo de 07 (sete) tentos Ca ou CAA formados neste processo devem
apresentar as seguintes características:
Apresentar no mínimo limite de resistência a tração de 95% do valor
especificado antes do encordoamento, previsto na tabela 1;
ESPULAS
46
Condutividade mínima de 60,6% IACS7 a 20°C e o valor médio não deve
ser inferior a 61% IACS a 20°C;
A resistência elétrica de qualquer comprimento do cabo se obterá
multiplicando-se o valor da resistência de um tento de mesmo
comprimento por 0,1447 no caso de cabos CA e 0,1692 para cabos CAA;
A massa nominal do cabo se dará pela multiplicação da massa de um
tento de mesmo comprimento por 7,091 para cabos CA e para o caso de
cabos CAA multiplicando a massa de um tento de alumínio por 6,091
somada a massa da alma de aço;
A seção transversal dos cabos formados deve estar de acordo com a
tabela 3 para cabos CA e como a tabela 4 para cabos CAA com uma
variação permitida em 2% dos valores apresentados;
A resistência mecânica calculada (RMC) para os cabos CA será o
equivalente a 95% da soma das resistências parciais dos tentos
formadores do cabo; para os cabos CAA deverá ser o equivalente a 96%
da soma das resistências parciais dos tentos de alumínio somando-se uma
parcela equivalente a 96% da resistência da alma de aço;
O módulo de elasticidade e o coeficiente de dilatação linear dos cabos CA
e CAA estão apresentados na Tabela 5.
Tabela 3 – Características Cabos CA Fonte: (NBR 7271, 1988)
Seção Nominal (mm²)
N de Fios Diâmetro dos fios
(mm)
Diâmetro nominal do
cabo (mm)
Massa nominal (kg/km)
RMC (kN)
Resistência elétrica CC a
20 C (ohm/km)
13.21 7 1.55 4.65 36.2 2.36 2.167 21.12 7 1.96 5.88 57.2 3.69 1.356 33.54 7 2.47 7.41 91.8 5.64 0.8535 42.49 7 2.78 8.34 116.3 6.82 0.6738 53.52 7 3.12 9.36 146.5 8.44 0.5349 67.35 7 3.50 10.50 184.5 10.49 0.4251 84.91 7 3.93 11.79 232.5 12.91 0.3372
107.41 7 4.42 13.26 294.1 16.22 0.2665
7 Padrão internacional de Condutividade do cobre, a ele é atribuído condutividade de 100%.
47
Tabela 4 – Características Cabos CAA Fonte: (NBR 7270, 1988)
Seção Nominal Al / Aço (mm²)
N de Fios Al / Aço
Diâmetro dos fios Al / Aço (mm)
Diâmetro nominal do
cabo (mm)
Massa nominal Al / Aço (kg/km)
Massa nominal Al / Aço (kg/km)
RMC (kN)
Resistência elétrica CC
a 20 C (ohm/km)
13.30 / 2.22 6 / 1 1.68 / 1.68 5.04 36.5 / 17.2 53.7 5.19 2.15737 21.18 / 3.53 6 / 1 2.12 / 2.12 6.36 58.1 / 27.5 85.6 8.12 1.35479 33.59 / 5.60 6 / 1 2.67 / 2.67 8.01 92.2 / 43.6 135.8 12.46 .85413 42.41 / 7.07 6 / 1 3.00 / 3.00 9.00 116.4 / 55.0 171.4 15.57 0.67655 53.52 / 8.92 6 / 1 3.37 / 3.37 10.11 146.9 / 69.4 216.3 19.04 0.53615 67.33 / 11.22 6 / 1 3.78 / 3.78 11.34 184.8 / 87.3 272.1 22.95 0.42615 85.12 / 14.19 6 / 1 4.25 / 4.25 12.75 110.4/344.0 344.0 29.01 0.33711 107.22/17.87 6 / 1 4.77 / 4.77 14.31 139.0/433.2 433.2 36.44 0.26761
Tabela 5 – Elasticidade X Coef. Dilatação Fonte: (NBR 7270, 1988; NBR 7271, 1988)
CABOS MÓDULO DE ELASTICIDADE FINAL
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
CA 60 X 10 3 (MPa) 23 x 10 –6 (C) -1 CAA 79 x 10 –3 (MPa) 19,1 x 10 –6 (C) -1
Os cabos de 7 (sete) tentos tanto CA como CAA apresentados nas tabelas 3
e 4 são em geral cabos utilizados em redes de distribuição de energia elétrica, seja
em AT (Alta Tensão) nas linhas de 13,8kV, geralmente utilizado na rede urbana, e
34,5kV, mais comum na área rural, seja em BT (Baixa Tensão) que compõe a rede
de alimentação direta dos consumidores e que pode ter seu valor de tensão
variando de 110V a 254V. São estes os principais cabos a serem gerados pelo
reprocessamento das sucatas de cabos de alumínio, principalmente em função de
serem cabos com uma ampla gama de aplicação e pela limitação da máquina
apresentada, a qual tem capacidade de encordoamento de 7 (sete) tentos.
No entanto, esta restrição não apresenta transtorno algum, até por que os
cabos formados por 7 (sete) tentos são os cabos predominante utilizados pelas
concessionárias na distribuição de energia elétrica, e atendem as características
abordadas no início do trabalho, no qual se propunha a utilização do cabo adquirido
por este processo para ampliação da malha da concessionária afim de alcançar, de
uma maneira mais econômica, consumidores que se encontram aquém da rede
elétrica.
48
2.2.8 Ensaios
Os ensaios aplicáveis aos cabos de alumínio CA e CAA reprocessados
apresentados são: retirada de corpo de prova para ensaio de tipo, verificação
dimensional; tração a ruptura.
2.2.8.1 Retirada do Corpo de Prova
A retirada do corpo (NBR 7273, 1982) de prova para ensaio de tipo é tal que o
cabo a ser ensaiado não apresente mudanças de sua característica original,
podendo então ser aplicado aos ensaios solicitados.
Devem-se retirar os corpos de prova das bobinas ou dos rolos de expedição,
desprezando sempre o comprimento relativo à primeira espira.
O corpo de prova deve ser recebido pela mão do operador dos ensaios
evitando contatos com o meio circundante. Para retirada do corpo de prova tanto em
carretéis como em bobinas deve-se desfazer as espiras uma a uma, evitando
torções e dobramentos acentuados.
Para a realização do corte do corpo de prova, deve-se utilizar uma serra,
executando preliminarmente a amarração do cabo nas fronteiras do corte utilizando-
se de abraçadeiras ou qualquer outro dispositivo adequado. Deve-se então
identificar a extremidade externa do corpo de prova com uma etiqueta indelével
contendo as seguintes informações: nome do fabricante, CGC, indústria brasileira,
tipo do tento, área da seção em mm2, número de série da bobina ou rolo, nome do
comprador, número de série da amostra.
No caso especial em que se necessita a retirada do corpo de prova para
ensaios de coroa, alguns cuidados especiais devem ser tomados, como:
Durante sua retirada, deve-se realizar um cuidadoso exame da superfície
a fim de se detectar a presença de batidas, riscos e outras irregularidades
que devem ser eliminadas mediante polimento com lixa d’água;
Limpar a superfície externa utilizando-se tecidos limpos que não deixem
fiapos e que estejam levemente umedecidos com um solvente clorado;
Na amarração realizada durante o corte, deve-se utilizar um enfaixamento
com fitas adesivas por um comprimento de 30cm e o corte executado ao
49
centro do enfaixamento e evitando a projeção de limalhas sobre o corpo
de prova e ao fim do corte deve-se eliminar eventuais rebarbas e selar
com fita adesiva a seção do corte;
Terminado o corte o corpo de prova deve então ser totalmente enfaixado,
utilizando-se de um fita de polietileno de 0,2 a 0,3mm de espessura e 30 a
50 mm de largura, de forma helicoidal bem tensionadas e com remonte de
aproximadamente 30% e bloqueando as extremidades do enfaixamento
mediante o uso de fitas adesivas;
2.2.8.1.1 Acondicionamento para Transporte
O corpo de prova, já retirado do seu volume inicial e devidamente identificado,
deve ser preferencialmente acondicionado em forma de rolo com diâmetro não
inferior a 20 vezes seu próprio diâmetro, evitando assim a ocorrência de torções e
dobramentos excessivos. O bobinado deve ser envolto com duas camadas de papel
crepado com remonte não inferior a 30%, aplicados helicoidalmente ao longo de
todo seu perímetro, conferindo ao conjunto uma forma de aparência toroidal. Deve-
se então acondicioná-lo em uma caixa de madeira de superfície internas com bom
acabamento construídas especialmente para este fim e com dimensões adequadas.
O transporte deve ser feito posicionando-se a parte de maior dimensão
horizontalmente. (NBR 7273, 1982)
2.2.8.1.2 Preparação do Corpo de Prova para Ensaio
A preparação do corpo de prova para realização dos ensaios deve ser
realizada a abertura cuidadosa das caixas que contém o material para análise
desenfaixando-os sendo manuseados sempre sobre superfícies lisas e limpas e
previamente forradas com folhas de papel de aproximadamente 150µm de
espessura. Aplicar conectores terminais de compressão em ambas extremidades do
corpo de prova a fim de promover meio para eventuais fixações. (NBR 7273, 1982)
No caso dos corpos de prova destinados a ensaios de coroa, cuidados
adicionais devem ser tomados, que são:
50
Com o corpo de prova estendido sobre o papel, retirar a selagem da seção
de corte, medindo um comprimento igual ao comprimento da garra de
suspensão, a partir da extremidade;
Bloquear o enfaixamento de polietileno, utilizando-se de uma fita adesiva,
de modo a remover as proteções existentes sobre o corpo nesse
comprimento onde deve ser aplicada a garra de suspensão;
Realizar procedimento análogo na outra extremidade;
Com o corpo de prova devidamente estendido, proceder com à remoção
da fita de polietileno evitando o contato com as mãos no corpo de prova;
2.2.8.2 Ensaio de Verificação Dimensional
Para o ensaio de verificação dimensional (NBR 6242, 1980) são utilizados os
seguinte aparelhos:
Micrômetro milesimal para diâmetro inferior a 1mm, e centesimal para
diâmetro superior ou igual a 1mm;
Paquímetro ou micrômetro centesimal, para medição de diâmetro externo
inferior ou igual a 15mm;
Fita pi (fita flexível que permite a medição do diâmetro médio através de
seu perímetro) ou paquímetro decimal para medição de diâmetros externo
superior a 15mm;
Régua milimetrada para medição de passo.
Balança analítica, com resolução mínima de 0,1mg para medições de
massa que estão compreendidas entre 0,05g e 200g;
Balança com resolução mínima de 0,1g para medições de massas
superior ou igual a 200g. As balanças devem garantir erro de leitura não
superior a ±0,5%.
Para a execução do ensaio deve-se realizar a medição a partir do ponto
médio do corpo de prova de aproximadamente 10cm de comprimento, devendo ser
executadas duas medições segundo duas direções, perpendiculares entre si, sendo
a primeira considerada no lado em que o diâmetro do fio seja mínimo.
Para medição de diâmetro externo deve-se realizar a medida em um ponto do
cabo de diâmetro igual ou inferior a 15mm, e deve ser efetuado em duas direções
51
perpendiculares entre si, utilizando-se de paquímetro ou fita pi no caso de diâmetros
superiores a 15mm.
Para medição de passo de tentos encordoados, efetua-se colocando uma
folha de papel sobre o cabo e sobre esta uma folha de carbono. Passa-se o lápis
sobre o carbono, de modo que a série de segmentos fique impressa no papel,
obtendo-se assim uma planificação da superfície cilíndrica.
Para realização da medição da massa, deve ser executada em um corpo de
prova de comprimento superior ou igual a 500mm.
2.2.8.3 Ensaio de Tração de Ruptura
No ensaio de tração a ruptura (NBR 6810, 1981) utilizaremos a seguinte
aparelhagem:
Máquina de tração, calibrada segundo a recomendação da ISSO/R 147,
devendo ser classe 1,0, salvo em caso onde a classe 0,5 for especificada
para o ensaio do produto;
Régua milimetrada para medição de alongamento.
O ensaio de tração a ruptura, deve ser executado de acordo com as
exigências a seguir:
Para ensaio em 250mm, o corpo de prova deve ter comprimento
aproximado de 500mm. O ensaio é reallizado entre marcas de 250mm ou
distâncias entre garras de 250mm. Neste caso, considerar como
alongamento zero ao aplicar uma carga igual a 10% da carga de ruptura
especificada e, nessa ocasião a distância entra garras deve ser tão
próxima quanto possível de 250mm. A ruptura do corpo de prova deve
ocorrer a pelo menos 25mm das garras. A velocidade das garras na
máquina de tração não deve ultrapassar 300mm/min.
Para ensaio em 1500mm, o corpo de prova deve ter comprimento
aproximado de 2000mm e realizar o ensaio com distâncias entre garras de
1500mm, neste caso, considerar como alongamento zero ao aplicar uma
carga igual a 10% da carga de ruptura especificada e, nessa ocasião a
distância entra garras deve ser tão próxima quanto possível de 1500mm. A
ruptura do corpo de prova deve ocorrer a pelo menos 25mm das garras. A
52
velocidade das garras na máquina de tração não deve ultrapassar
75mm/min.
Para ensaio em 100mm, o corpo de prova deve ter comprimento
aproximado de 300mm e realizar o ensaio com distâncias entre garras de
100mm, neste caso, considerar como alongamento zero ao aplicar uma
carga igual a 10% da carga de ruptura especificada e, nessa ocasião a
distância entra garras deve ser tão próxima quanto possível de 100mm. A
ruptura do corpo de prova deve ocorrer a pelo menos 25mm das garras. A
velocidade das garras na máquina de tração não deve ultrapassar
100mm/min.
O resultado dos ensaios é o limite de resistência à tração, expressa em
mega pascal (MPa), com um algarismo decimal (1 kgf/mm2 = 9,8 MPa).
2.2.9 Embalagem
O acondicionamento dos cabos resultantes do reprocessamento dos cabos de
alumínio CA/CAA inservíveis deve ser em rolos ou em carretéis, sendo suas
padronizações constantes na NBR 7312 de 1982 e na NBR 7308 de 1982,
respectivamente.
A tolerância máxima sobre o comprimento nominal dos cabos é de 5% para
aqueles com seção nominal superior a 35mm² e de 10% para os cabos de seção
nominal inferior a 35mm². Com relação à massa do cabo entregue é permitida uma
variação máxima de 5%.
Os carretéis devem ser identificados nas duas faces laterais externas,
diretamente sobre o disco ou por meio de plaqueta metálica, que contenha no
mínimo as informações a seguir:
Nome do fabricante e CGC;
Indústria brasileira;
Seção nominal do condutor em mm² e o tipo do cabo;
Tipo e cor da cobertura (quando requerida);
Número da norma referida ao tipo do cabo (NBR 7270 ou NBR 7271);
Número de lances e comprimentos em metros;
Massa líquida em quilogramas;
53
Número de série da bobina;
Número da ordem de compra;
Seta no sentido de rotação para desenrolar;
Código do carretel.
Quando os cabos forem dispostos em rolos devem ser atendidos os mesmos
critérios descritos acima, quando aplicáveis. As bobinas ou rolos devem conter uma
etiqueta na extremidade do cabo correspondente à camada externa. Quando houver
mais de um lance de cabos por bobina deve ser identificado, com uma fita, o fim de
um lance e o início do outro de forma a tornar visível este ponto no momento da
saída do cabo da bobina.
2.3 MÉTODO DO FLUXO DE CAIXA
Método que utiliza a representação gráfica do conjunto de entradas (receitas)
e saídas (despesas) relativo a um certo intervalo de tempo. (BRITO, 2003)
2.3.1 Investimento Empresarial
Os ativos de um investimento empresarial (por exemplo, uma nova fábrica ou
a ampliação de uma já existente) têm um prazo longo e predefinido de duração -
denominado vida útil - no qual todas os dados previstos de entradas e saídas de
caixa precisam ser confirmados, ano a ano. Como a liquidez desse tipo de
investimento é pequena e só existe enquanto seu fluxo de caixa for promissor, sua
avaliação econômica prévia tem uma importância fundamental. (BRITO, 2003)
A análise de investimento empresarial pode ser utilizada com os seguintes
objetivos:
Definir dentre vários projetos de investimento qual o mais rentável;
Calcular a rentabilidade de um determinado projeto de investimento;
Determinar o volume mínimo de vendas que um projeto de investimento
precisa gerar para que possa ser rentável;
Definir o tamanho ideal de um projeto de investimento.
54
2.3.1.1 Métodos de Análise
Os métodos de análise de investimento se dividem em dois grupos: métodos
práticos e métodos analíticos. Os primeiros, taxa de retorno contábil e tempo de
retorno, são imprecisos e podem conduzir a decisões erradas, embora sejam
utilizadas por muitas empresas, principalmente pequenas e médias. Os métodos
analíticos baseiam-se no valor do dinheiro no tempo, o que os torna consistentes.
(CLEMENTE, 1998)
Os métodos analíticos são precisos porque se baseiam no valor do dinheiro
no tempo. A precisão mencionada se refere à metodologia utilizada para analisar os
dados do projeto.
O valor do dinheiro no tempo para cada empresa é expresso por um
parâmetro denominado taxa mínima de atratividade. Essa taxa é específica para
cada empresa e representa a taxa de retorno que ela está disposta a aceitar em um
investimento de risco (projeto empresarial) para abrir mão de um retorno certo num
investimento sem risco no mercado financeiro.
Os métodos analíticos empregados em análise de investimentos são o valor
presente líquido e a taxa interna de retorno.
2.3.1.1.1 Taxa de Retorno Contábil
A taxa de retorno contábil é um dos métodos práticos da análise de
investimentos e consiste na relação entre o fluxo de caixa anual esperado e o valor
do investimento. Tem dois pontos fracos: não considera o valor do dinheiro no tempo
e implicitamente admite que a vida útil dos ativos tem duração infinita. Esta última
premissa torna a taxa de retorno contábil superavaliada em comparação com a taxa
interna de retorno que é o parâmetro correto. (CLEMENTE, 1998)
55
2.3.1.1.2 Tempo de Retorno (“Payback”)
O tempo de retorno, também conhecido como “Payback”, outro método
prático, é a relação entre o valor do investimento e o fluxo de caixa do projeto. O
tempo de retorno indica em quanto tempo ocorre a recuperação do investimento. Os
pontos fracos desse método são:
Não considera o valor do dinheiro no tempo;
Não considera os fluxos de caixa após a recuperação do capital;
Não pode ser aplicado quando o fluxo de caixa não é convencional.
Um fluxo de caixa não convencional é aquele em que existe mais de uma
mudança de sinal (negativo para positivo ou vice-versa). (CLEMENTE, 1998)
2.3.1.1.3 Valor Presente Líquido
O valor presente líquido de um projeto de investimento é igual ao valor
presente de suas entradas de caixa menos o valor presente de suas saídas de
caixa. Para cálculo do valor presente das entradas e saídas de caixa é utilizada a
taxa mínima de atratividade como taxa de desconto. O valor presente líquido
calculado para um projeto significa o somatório do valor presente das parcelas
periódicas de lucro econômico gerado ao longo da vida útil desse projeto. O lucro
econômico pode ser definido como a diferença entre a receita periódica e o custo
operacional periódico acrescido do custo de oportunidade periódico do investimento.
Podemos ter as seguintes possibilidades para o valor presente líquido de um
projeto de investimento:
Maior do que zero: significa que o investimento é economicamente
atrativo, pois o valor presente das entradas de caixa é maior do que o
valor presente das saídas de caixa;
Igual a zero: o investimento é indiferente pois o valor presente das
entradas de caixa é igual ao valor presente das saídas de caixa;
56
Menor do que zero: indica que o investimento não é economicamente
atrativo porque o valor presente das entradas de caixa é menor do que o
valor presente das saídas de caixa.
Entre vários projetos de investimento, o mais atrativo é aquele que tem maior
valor presente líquido. (CLEMENTE, 1998)
2.3.1.1.4 Taxa Interna de Retorno
A taxa interna de retorno é o percentual de retorno obtido sobre o saldo
investido e ainda não recuperado em um projeto de investimento. Matematicamente,
a taxa interna de retorno é a taxa de juros que torna o valor presente das entradas
de caixa igual ao valor ao presente das saídas de caixa do projeto de investimento.
A taxa interna de retorno de um investimento pode ser:
Maior do que a taxa mínima de atratividade: significa que o investimento é
economicamente atrativo;
Igual à taxa mínima de atratividade: o investimento está economicamente
numa situação de indiferença;
Menor do que a taxa mínima de atratividade: o investimento não é
economicamente atrativo pois seu retorno é superado pelo retorno de um
investimento sem risco.
Entre vários investimentos, o melhor será aquele que tiver a maior Taxa
Interna de Retorno. (CLEMENTE, 1998)
2.3.1.2 Dificuldades na Análise de Investimentos
A principal dificuldade na análise de investimentos é a obtenção de dados
confiáveis, principalmente as projeções de entradas de caixa. Estas se originam
basicamente das estimativas de vendas. Quando as estimativas sobre os dados do
projeto de investimento são imprecisas, é recomendável que a análise de
57
investimentos utilize três hipóteses: provável, otimista e pessimista. Desse modo, a
análise de investimentos produzirá uma Taxa Interna de Retorno ou Valor Presente
Líquido máximo, médio e mínimo esperados. (CLEMENTE, 1998)
A metodologia de análise de investimentos apresentada, na qual os dados
são considerados como certos, é denominada determinística. A taxa interna de
retorno e o valor presente líquido podem ser enriquecidos com técnicas mais
sofisticadas (árvore de decisão, análise de Monte Carlo, regra de Laplace, regra de
Hurwicz etc.) para lidar com o risco e a incerteza relacionados com os dados do
projeto.
Alguns dos fatores a serem considerados nas tomadas de decisão são:
Expansão descontrolada das vendas, implicando em um volume maior de
compras e custos operacionais;
Aumento no prazo de vendas concedido pela empresa como forma de
aumentar seu grau de competitividade ou aumentar sua participação no
mercado;
Capitalização inadequada com a conseqüente utilização de capital de
terceiros de forma excessiva, aumentando o nível de endividamento;
Compras em volume incompatíveis com as projeções de vendas;
Diferenças acentuadas no giro do contas a pagar e a receber em
decorrência dos prazos médios de recebimento e pagamento;
Ciclos de produção extremamente longos e incompatíveis com o prazo
médio concedido pelos fornecedores;
Giros do estoque lento significando o carregamento de produtos obsoletos
ou de difícil venda, imobilizando recursos da empresa no estoque;
Baixa ocupação do ativo fixo;
Distribuição de lucros em volumes incompatíveis com a capacidade de
geração de caixa;
Custos financeiros elevados em decorrência de um nível de endividamento
incompatível com a estrutura de capital da empresa;
58
Política salarial totalmente incompatível com o nível de receitas e demais
despesas operacionais;
Redução nas vendas causadas por retração do mercado;
Aumento da concorrência em decorrência da entrada de novos
concorrentes no mercado;
Alterações nas alíquotas de impostos seja tributos sobre a venda interna
como sobre a importação de produtos concorrentes.
59
3 ESTUDO DA VIABILIDADE TÉCNICA
A viabilidade técnica do reprocessamento de sucatas de cabos de alumínio
pelo método do desencordoamento dos cabos formadores se dá pela aplicação dos
ensaios de tipo já citados neste trabalho. Para este estudo de caso, financiado por
uma empresa privada, foram ensaiados os cabos de alumínio sem alma de aço CA
de bitolas 2 AWG e 2/0 AWG e cabo de alumínio com alma de aço CAA 4 AWG.
O método de solda aplicado ao tento de alumínio foi a solda de topo por
resistência, apesar da solda por pressão a frio apresentar melhores características
mecânicas com relação à região da solda ocorre uma deformação nos pontos de
fixação do condutor pelos grampos na máquina o que compromete a qualidade do
tento na etapa seguinte da trefilação.
Os ensaios foram realizados no LACTEC, Instituto de Tecnologia Para o
Desenvolvimento e os resultados obtidos estão dentro dos padrões solicitados nas
normas NBR 7272 (Condutor Elétrico de Alumínio – Ruptura e Característica
Dimensional) e NBR 7302 (Condutor Elétrico de Alumínio – Tensão e deformação
em condutores de alumínio) comprovando a viabilidade técnica do reprocessamento
das sucatas, conforme pode ser verificado nos anexos.
60
4 ESTUDO DA VIABILIDADE ECONÔMICA
Para o estudo da viabilidade econômica do processo proposto utilizou-se o
método do fluxo de caixa, o cenário analisado prevê o reprocessamento da sucata
de alumínio no local onde é gerada. Esta estratégia reduz consideravelmente a
quantidade de taxas e impostos incididos sobre o cabo de alumínio, sendo apenas
aplicados os impostos referentes à prestação de serviços.
4.1 INVESTIMENTO INICIAL
Os custos iniciais estimados para o inicio do reprocessamento dos cabos de
alumínio que são destinados à sucata estão apresentados na tabela 6:
Tabela 6 – Levantamento do investimento inicial aplicado
Máquinário principal de funcionamento da fábrica +
custos de adaptação as necessidades específicas
(Trefiladeira, Desencordoadeira, Encordoadeira, Máquina
Solda)8
R$ 300.000,00
Equipamentos utilizados para realização de ensaios
locais (Ponte de Kelvin, Célula de Carga, Paquímetro,
Micrômetro, Escalímetro, Ductibilidade)
R$ 25.000,00
Custos para abertura de firma R$ 8.000,00
Despesas dos sócios e mão-de-obra pré-operacional R$ 15.000,00
Diversos R$ 10.000,00
Capital de Giro R$ 50.000,00
TOTAL R$ 408.000,00
8 Equipamento de segunda mão em perfeito estado operacional (seminovo).
61
Foram levantados valores de maquinários comprados em leilões de empresas
do ramo de confecção de cabos de alumínio e adicionados custos de adaptações as
necessidades específicas do processo.
4.2 CÁLCULO DO FINANCIAMENTO DO NEGÓCIO
Considerando o financiamento de 50% (máximo financiamento para compra
de maquinário usado) da compra do maquinário envolvido no processo, utilizando a
linha FINAME do Banco Nacional de Desenvolvimento (BNDES), com as seguintes
condições:
Taxa de Juros ajustada pela TJLP (Taxa de Juros de Longo Prazo) de no
máximo 8,5%a.a (ao ano);
Remuneração do BNDES, para pequena e média empresa – 1,5%a.a;
Remuneração da Instituição Financeira Credenciada pelo BNDES e
garantias do Fundo de Garantia para Promoção da Competitividade –
FGPC (Fundo de Aval) – 4% a.a;
Outros custos financeiros (IOF – Imposto sobre Operações Financeiras –
estimado em 1,5%, CPMF – Contribuição Provisória Sobre Movimentação
Financeira – 0,38% sobre o movimento) – 1,88% sobre o montante do
empréstimo + 0,38%, sobre os pagamentos da operação;
Carência de 1 ano e prazo de pagamento de 5 anos ou 60 meses.
Com base nessas especificações foram calculados os valores das prestações
e dos juros cobrados para o empréstimo e seus resultados apresentados na tabela 7
e na tabela 8 como segue:
62
Tabela 7 - Tabela “Price” – Tabela de prestações constantes Ano Dívida Juros Anual Correção Anual Pagamento Anual
1 R$ 150,000.00 R$ 8,250.00 R$ 15,750.00 -2 R$ 174,000.00 R$ 10,383.24 R$ 14,790.19 R$ 3,395.603 R$ 158,000.00 R$ 9,454.24 R$ 13,466.45 R$ 3,766.574 R$ 136,150.63 R$ 8,124.79 R$ 11,572.80 R$ 4,205.405 R$ 105,383.44 R$ 6,288.76 R$ 8,957.59 R$ 4,756.466 R$ 63,552.22 R$ 3,792.48 R$ 5,401.94 R$ 5,587.30
Juros Total Correção Total Custo Financ.R$ 46,293.51 R$ 69,938.97 R$ 116,232.48
Resíduo da dívida líquida 30 (trinta) dias após término da última prestação
Valor TotalR$ 266,235.01
7 R$ 5,699.05
Tabela 8 - Tabela SAC – Tabela de amortização do principal constante Ano Dívida Juros Anual Correção Anual Pagamento Anual
1 R$ 150.000,00 R$ 8.250,00 R$ 15.750,00 -2 R$ 174.000,00 R$ 10.383,58 R$ 14.790,19 R$ 3.697,553 R$ 154.805,46 R$ 9.238,02 R$ 13.158,46 R$ 3.934,644 R$ 129.986,28 R$ 7.756,93 R$ 11.048,83 R$ 4.206,505 R$ 98.314,04 R$ 5.866,89 R$ 8.356,69 R$ 4.547,026 R$ 57.973,33 R$ 3.459,56 R$ 4.927,73 R$ 5.096,82
Juros Total Correção Total Custo Financ.R$ 44.954,98 R$ 68.031,90 R$ 112.986,88
Resíduo da dívida líquida 30 (trinta) dias após término da última prestação
Valor TotalR$ 262.989,12
7 R$ 5.198,76
Para a realização do fluxo de caixa, considera-se que a inflação do período
será integralmente repassada para o preço dos bens e serviços, mantendo-se a
margem de lucro.
Para realizar o fluxo de caixa a modalidade de financiamento escolhida foi
tabela SAC (Sistema de Amortização Constante).
4.3 CUSTOS OPERACIONAIS
Os custos operacionais foram estimados considerando o emprego de 6
funcionários para operação da planta, em que dois para operar a máquina de
desencordoar, um na operação da trefila, um técnico em solda para realizar a solda
dos tentos, um operador da encordoadeira, um responsável pela limpeza dos cabos.
63
Foram também consideradas duas viagens por ano do equipamento e um
custo de hospedagem dos funcionários que acompanharão os equipamentos onde
for necessário.
Estes custos visam a prestação do serviço a concessionárias interessadas em
reprocessar as sucatas de cabos de alumínio, sendo o serviço realizado no local
onde se encontram a sucata através do transporte do equipamento ao local. Os
valores estão apresentados na tabela 9 abaixo:
Tabela 9 – Possíveis despesas fixas operacionais Despesas Operacionais Mês Ano
Salários e encargos funcionários (6 func.) R$ 9.500,00 R$ 123.500,00Prolabore Sócios e encargos (2 sócios) R$ 11.250,00 R$ 135.000,00Óleo da trefila R$ 500,00 R$ 6.000,00Aluguel da Sede R$ 1.000,00 R$ 12.000,00Frete de Carreta R$ 5.000,00 R$ 10.000,00Diária por Deslocamento R$ 6.000,00 R$ 72.000,00Despesas (Água, Luz, Telefone) R$ 1.000,00 R$ 12.000,00Diversos R$ 2.000,00 R$ 24.000,00Depreciação Equipamentos (10 anos) R$ 2.708,33 R$ 32.500,00
Sub-TOTAL R$ 36.250,00 R$ 394.500,00
Nesta tabela não foram considerados retornos do capital e nem pagamento
do empréstimo por possuírem variadas configurações possíveis.
4.4 ELABORAÇÕES DE CENÁRIOS
Com base nos dados levantados até o momento, serão moldados possíveis
cenários, que nada mais são que simulações de situações que poderiam ser
desejadas para obter-se assim um referencial de valores possíveis e aplicáveis
dentro de um panorama teórico.
Para tanto, algumas suposições podem ser feitas quanto ao tempo de retorno
desejado ao investimento, montantes de produção, lucratividade esperada, valor
aplicado ao serviço, período de operação.
Dado um cenário inicial, donde se possa calcular um possível valor mínimo
64
aplicado ao serviço prestado de acordo com a produtividade, temos:
Retorno do investimento em 5 anos;
Produção mínima por ano de 120t, 160t, 200t, 300t;
Período de operação anual;
Lucratividade nula.
Com base nas suposições acima apresenta-se no gráfico 01 os valores
mínimos para a prestação de serviços de reprocessamento de 1 kg de sucata de
cabo alumínio:
Gráfico 01 – Custo x Cenário
Levantados os custos mínimos para o reprocessamento de diferentes
quantidades de cabos, é possível elaborar um estudo de fluxo de caixa seguindoas
premissas:
Retorno do capital em 5 anos;
Tempo de operação 10 anos;
Empréstimo segundo tabela SAC;
Produção fixa anual de 120t/ano;
Lucratividade variada;
Valor do serviço de processamento de R$ 4,50;
Com estas considerações pode-se compor uma tabela baseada nos valores
apresentados acima como despesas operacionais, combinados com um retorno do
capital inicialmente empregado de R$ 258.000,00 (R$ 408.000,00 subtraídos R$
R$ 3,97
R$ 4,16
R$ 4,16
R$ 2,98
R$ 3,12
R$ 3,12
R$ 2,38
R$ 2,49
R$ 2,50
R$ 1,59
R$ 1,66
R$ 1,66
CapitalPróprio
EmpréstimoSAC
Emp.PRICE
120t/ano 160t/ano 200t/ano 300t/ano
65
150.000,00 relativos ao empréstimo), o valor das parcelas do empréstimo pagas
anualmente (segunda tabela SAC de empréstimo), subtraídos do possível
faturamento projetado anualmente de R$ 540.000,00 relativos a uma produção anual
de 120t a um valor de R$ 4,50 / kg reprocessado. Desta análise é possível verificar a
lucratividade do processo, apresentado na tabela 10.
A tabela SAC de empréstimo foi escolhida por apresentar um custo final do
financiamento inferior se comparado à tabela Price.
Tabela 10 – Fluxo de Caixa
Ano
Despesas
Operacionais
(R$)
Parcela
Empréstimo
(R$)
Retorno
Capital (RS)
Faturamento
(R$)
Lucro
Bruto (R$)
1º 394.500,00 0,00 81.600,00 540.000,00 63.900,00 2º 394.500,00 44.370,60 81.600,00 540.000,00 19.529,40 3º 394.500,00 47.215,68 81.600,00 540.000,00 16.684,32 4º 394.500,00 50.478,00 81.600,00 540.000,00 13.422,00 5º 394.500,00 54.564,24 81.600,00 540.000,00 9.335,76 6º 394.500,00 61.161,84 0,00 540.000,00 84.338,16 7º 394.500,00 5.198,76 0,00 540.000,00 140.301,24 8º 394.500,00 0,00 0,00 540.000,00 145.500,00 9º 394.500,00 0,00 0,00 540.000,00 145.500,00
10º 394.500,00 0,00 0,00 540.000,00 145.500,00
Considerando uma produção mínima de 120t/ano e um custo de R$4,50
formulou-se o gráfico 02. Observa-se que o faturamento se encontra todo período
equivalente ou imediatamente superior ao valor considerado de despesas, ilustrados
pelo mostrador de 50%.
66
Despesas Operacionais X Faturamento para 120t/ano a R$4,50supondo: -empréstimo BNDS (Tabela SAC) e -retorno capital em 5 anos
-50%
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
1º ano 2º ano 3º ano 4º ano 5º ano 6º ano 7º ano 8º ano 9º ano 10º ano
Despesas Operacionais Anuais Parcelas EmpréstimoRetorno Capital Faturamento 120t/ano
Gráfico 02 – Despesas x Faturamento
Um outro comparativo que pode ser feito é utilizar um valor inferior ao
simulado, no qual projeta-se um tempo de retorno variado de acordo com a
produção anual.
Para esta simulação foi considerado uma lucratividade nula, uma cobertura
total dos custos mínimos apresentados, um valor fixo por kg de sucata reprocessada
de R$ 3,00 e produtividades variadas de 120t, 160t, 200t, 300t (produtividade
máxima anual).
Como ilustrado no gráfico 03, para este preço do serviço e produtividade de
120t/ano a produção torna-se inviável, pois o faturamento atingido torna-se inferior
aos custos empregados no processo. No entanto, podemos ver, que para este
mesmo preço praticado, se tivermos uma produção superior podemos obter, não só
a viabilidade do processo, como também um retorno acentuado do mesmo, caso se
trabalhe com produção próxima da nominal.
67
Gráfico 03 – Tempo de Retorno x Produção
Outro cenário é a compra pela empresa de sucata de cabos e seu
processamento formando cabos reutilizáveis. Baseando em valores pagos pelas
sucatas empregadas no processo, ou seja, quanto à concessionária poderia retirar
dessa matéria prima caso a vendesse como sucata e o quanto ela ganharia caso
utilizasse o reprocessamento.
Para efetuar esta comparação utiliza-se o valor de R$ 11,70/kg para o cabo
novo, valor praticado comercialmente, R$ 5,00/kg de sucata de cabo de alumínio e o
valor aplicado de R$ 4,50/kg para o reprocessamento da sucata e confecção de
cabos totalmente aplicáveis na rede elétrica tendo como resultado uma economia de
19% como pode ser observado no gráfico 04:
9 . 1/12
11 . 7/12
11 . 8/12
2 . 6/12
3 . 2/12
3 . 2/12
11/12
1 . 1/12
1 . 2/12
Inviável
Inviável
Inviável
CapitalPróprio
EmpréstimoSAC
Emp. PRICE
120t/ano 160t/ano 200t/ano 300t/ano
68
43%
38%
19%
SucataReproc.Economia
Gráfico 04 – Economia percentual do Reprocessamento da sucata de cabos
No caso do reprocessamento pelo método proposto, o valor empregado na
compra e obtenção de novos cabos é de R$11,70, supondo que a sucata é de posse
da contratadora dos serviços o reprocessamento custa apenas R$ 4,50,
apresentando uma economia imediata de R$ 7,20, se for levado em conta que ao
invés de reprocessar a sucata, a concessionária venha a vendê-la como sucata a
um valor de R$ 5,00 e que a mesma venha a comprar o novo cabo a R$ 11,70, a
concessionária deverá desembolsar imediatamente o valor de R$ 6,70.
Ou seja, para obter o mesmo resultado, que é aquisição de cabos totalmente
aplicáveis à construção e ampliação da rede de distribuição, através do processo
apresentado neste trabalho, obtém-se uma economia imediata de 32,83%
considerando que a concessionária possua a sucata como matéria prima venha a
contratar os serviços de reprocessamento da mesma ao invés de vender esta sucata
e comprar novos cabos e baseado nos valores apresentados acima, tanto pelo
serviço, como para valores de venda de sucata e de aquisição de novos cabos.
Como conseqüência das análises feitas, tem-se que o processo e
economicamente viável, possui um retorno de investimento reduzido, e uma real
economia na obtenção de cabos aplicáveis a rede elétrica para utilização das
concessionárias e empresas similares.
69
5 CONCLUSÕES
Este estudo apresentou uma real possibilidade de reaproveitamento de
sucata de cabos de alumínio, destacando, para uma material que tem um potencial
elevado, vantagens técnicas, econômicas e ecológicas.
A simples venda dos cabos como sucata além de apresentar uma
depreciação do alumínio empregado na confecção dos cabos, por ser um alumínio
de alto grau de pureza, podem ser reutilizados para confecção de utensílios diversos
que não necessitem de tão alto grau de pureza, pode favorecer um mal que estamos
vivendo atualmente, que é o roubo de cabo e posterior “legalização” dos mesmos
através da compra de sucatas.
O reprocessamento dos cabos de alumínio através do desenscordoamento
dos tentos formadores representa uma das alternativas de utilização dos cabos de
alumínio sucateados. Caso o processo proposto não seja aplicado as sucatas, as
mesmas deverão ir a fornos de fundição para serem transformados em lingotes e
retornam ao mercado sob diversos produtos e consumindo cerca de 700 kWh
(ADPT, 2002) para fundir 01 tonelada de sucata de alumínio, sem considerar o
consumo de energia gasto para transformar o lingote de alumínio em cabos novos.
No reprocessamento das sucatas, o consumo estimado para a produção de cabos
considerando o desencordoamento, solda, trefilação e encordoamento é de
aproximadamente 300kWh por tonelada que representa um consumo de 2% da
energia utilizada para produzir o alumínio a partir da bauxita.
Outra vantagem apresentada, agora para a “Mãe Natureza” é que com o
alumínio já foi outrora extraído e destinado para confecção do cabo, atualmente
inservível, pode vir a novamente se tornar útil fazendo com que não haja uma
imediata necessidade de extração de novo alumínio para substituir o lugar deste
cabo considerado como inservível. Poupando assim não somente as reservas de
alumínio, mas as fontes de energia pois há um consumo de energia aproximado de
15.000kWh por tonelada para obtenção do alumínio através da Bauxita, além de
serem empregados produtos químicos geradores de resíduos poluentes a natureza.
O cabo de alumínio reprocessado representa para a concessionária de
energia elétrica uma economia significativa na obtenção de cabos novos, este
argumento pode ser empregado para a ampliação da rede de distribuição,
70
possibilitando o suprimento de energia elétrica a áreas mais distantes ainda não
atendidos pelas concessionárias.
Através da análise dos resultados dos ensaios de tipo efetuados nos cabos de
alumínio reprocessados conclui-se que os mesmos apresentam as características
solicitadas na normalização vigente, garantindo a qualidade do produto e sua
viabilidade técnica.
Utilizados as ferramentas de análise da viabilidade econômica, conclui-se que
o reprocessamento das sucatas de cabos de alumínio no cenário proposto é
totalmente viável. Dentro das limitações impostas pelo pré-conceito deve-se abrir o
mercado para o produto (cabo de alumínio reprocessado) mostrando suas
vantagens e sua qualidade técnica.
5.1 PROPOSTA PARA NOVOS TRABALHOS
Durante o estudo do reprocessamento de sucatas de cabos de alumínio
percebeu-se alguns caminhos que podem ser abordados em outros trabalhos de
graduação dentre os quais destacamos:
Aplicação dos cabos de alumínio inservíveis para o processo de
reprocessamento como contrapeso em sistema de aterramento de linhas
de transmissão;
Viabilidade técnica e econômica da utilização de cabos multiplexados
produzidos pelo método do desencordoamento dos tentos formadores;
Estudo da viabilidade técnica e das características da utilização de cabos
de alumínio sucateados em malhas de aterramento de subestações.
REFERÊNCIAS
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ADTP - Agência de Desenvolvimento Tietê Paraná. Brasil é líder mundial de reciclagem de latas de alumínio. 26/04/2002. Disponível em: <http://www.adtp.org.br/noticia.asp?id_noticia=1268> . Acesso em 23 ago. 2004.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6242: Verificação Dimensional Para Fios e Cabos elétricos, Rio de Janeiro 1980.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6810: Fios e Cabos Elétricos Tração a Ruptura em Componentes Metálicos, Rio de Janeiro 1981.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7270: Cabos de Alumínio com Alma de Aço para Linhas Aéreas, Rio de Janeiro 1988.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7271: Cabos de Alumínio para Linhas Aéreas, Rio de Janeiro 1988.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7273: Condutor Elétrico de Alumínio – Retirada e Preparo de Corpo de Prova Para Ensaio de Tipo, Rio de Janeiro 1982 .
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7308: Carretéis de madeira para condutores nus de alumínio – Características dimensionais e estruturais – Padronização, Rio de Janeiro 1982.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7312: Rolos de fios e cabos elétricos em madeira – Procedimento, Rio de Janeiro 1982.
BOER, Peter. Metalurgia Prática do Alumínio. São Paulo: Nobel S.A., p. 13-23, 1981.
BRACARENSE a, Alexandre Queiroz. Processo de Soldagem a Frio - CW. Universidade Federal de Minas Gerais, 2000. Disponível em: <www.infosolda.com.br> . Acesso em 15 fev. 2004.
BRACARENSE b, Alexandre Queiroz. Processo de Soldagem por Resistência. Universidade Federal de Minas Gerais, 2000. Disponível em: <www.infosolda.com.br> . Acesso em 15 fev. 2004.
BRITO, Paulo. Análise e Viabilidade de Projetos de investimento. São Paulo: Atlas, 2003.
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CLEMENTE, Ademir. Projetos Empresariais e Públicos. São Paulo: Atlas, 1998
INFOMET-Inteligência Competitiva: informações britadas, fundidas e laminadas; O Alumínio. Disponível em <www.infomet.com.br/aluminio.php>. Acesso em 10 abr. 2004.
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WAINER, Emílio; BRANDI, Sérgio Duarte; MELLO, Fábio Décourt Homem de. Soldagem Processos e Metalurgia. 3 ed. São Paulo: Edgar Blücher Ltda, p. 180-205, 2002.
ANEXO 01 ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO CA 2AWG-“IRIS”
ANEXO 02 ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM CABOS DE
ALUMÍNIO CA 2AWG-“IRIS”
ANEXO 03 ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO
CA 2/0AWG-“ASTER”
ANEXO 04 ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM CABOS DE
ALUMÍNIO CA 2/0AWG-“ASTER”
ANEXO 05 ENSAIO DE TENSÃO-DEFORMAÇÃO EM CABO DE ALUMÍNIO
CAA 4AWG-“SWAN”
ANEXO 06 ENSAIO DE RUPTURA E CARACTERÍSTICA DIMENSIIONAL EM CABOS DE
ALUMÍNIO CAA 4AWG-“SWAN”