i

Centro de Tecnologia da Indstria Qumica e Txtil Faculdade SENAI/CETIQT

Curso de Bacharelado em Engenharia - Habilitao: Txtil

Stephanie Sousa Lodron

Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de beneficiamento

txtil em uma malha de algodo

Monografia para Graduao a ser submetida

Comisso Examinadora do Curso de Bacharelado em

Engenharia Txtil, da Faculdade SENAI/CETIQT,

como parte dos requisitos necessrios obteno do

grau de Bacharel em Engenharia Txtil.

Prof Gil Leonardo Aliprandi Lucido

Orientador

Prof Daniel da Silva Quaresma

Co-orientador

Rio de Janeiro

2011

ii

Ficha Catalogrfica

Lodron, Stephanie Sousa

Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de

beneficiamento txtil em uma malha de algodo/Stephanie Sousa

Lodron. Rio de Janeiro, 2010

76p.

Monografia para Graduao a ser submetida Comisso

Examinadora do Curso de Bacharelado em Engenharia, da Faculdade

SENAI/CETIQT, como parte dos requisitos necessrios obteno do grau

de Bacharel em Engenharia Txtil.

1. Parmetros eltricos. 2. Beneficiamento txtil 3. Fora

colorstica.

iii

Stephanie Sousa Lodron

Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de beneficiamento txtil em uma malha de algodo

Monografia para Graduao a ser submetida Comisso

Examinadora do Curso de Bacharelado em Engenharia, da

Faculdade SENAI/CETIQT, como parte dos requisitos necessrios

obteno do grau de Bacharel em Engenharia Habilitao Txtil.

Data de Aprovao: / / Banca Examinadora: ________________________________________________________ Professor Gil Leonardo Aliprandi Lucido

Msc. Engenharia Ambiental, UERJ

Professor da Faculdade SENAI/CETIQT

________________________________________________________ Professor Daniel da Silva Quaresma

Bsc.Fsico, FTESM

Professor da Faculdade SENAI/CETIQT

________________________________________________________ Professor Sergio Ferreira Bastos

Msc. Engenharia Mecnica, COPPE/UFRJ

Professor da Faculdade SENAI/CETIQT

_________________________________________

Professor Leonardo Teixeira Mendes

Coordenador do Bacharelado em Engenharia Habilitao Txtil

iv

Dedicatria

A minha querida me e amiga, pela sua dedicao e incentivo aos estudos.

v

Agradecimentos

A Deus, por estar comigo todos o dias da minha vida, me abenoar e pela grande

oportunidade de crescimento moral e intelectual.

A minha me, Malvina Maria de Sousa, pelo exemplo de vida, pela me, amiga

e educadora de um amor incondicional. Ao Emmanuel Sousa Lodron, meu irmo

que apesar da pouca idade muito me ensinou. Ao Renato Carneiro de Medeiros pelo

companheiro de todos os momentos. Av Terezinha, av Helena, D. Clia Coelho,

aos meus tios e tias, pelo apoio moral e financeiro, ao meu pai Wellington N. Lodron,

alm de todos da minha famlia e amigos pelo estmulo aos estudos.

Alm disso, agradeo a Companhia Manufatora de Tecidos de Algodo e a

todos que fizeram parte da minha vida no SENAI/CETIQT, principalmente aqueles

que me ajudaram nas horas difceis. Em especial ao professor Sergio Bastos, pela

pacincia e ensinamentos, a professora Lilian Nasser pela oportunidade de

monitoria. Ao professor Ariel Vicentini pela oportunidade de estgio e pelas dicas, ao

professor e coordenador Leonardo Mendes, pelo apoio ao longo do curso, ao

professor Richard Marciel por ter sido sua bolsista; e a todos os professores, amigos

e funcionrios ao qual convivi.

Para a realizao deste trabalho agradeo a instituio SENAI/CETIQT, pelo

apoio financeiro e aos professores e funcionrios Daniel Quaresma, Gil Lucido,

Alexandre Azevedo, Marcos Lima, Ronaldo Souza, Rogrio e aos amigos que me

ajudaram Henrique Emrich, Fagner Rodrigues e Eduardo Habitzreuter.

vi

Jamais te desesperes, mesmo perante as mais sombrias aflies de sua vida,

pois das nuvens mais negras cai gua lmpida e fecunda.

(Provrbio chins)

vii

Resumo

Palavras-chave: parmetros eltricos, beneficiamento txtil, fora colorstica,

custos.

O setor de beneficiamento txtil possui um custo de energia eltrica que

geralmente rateado do custo total, por isso no se consegue ter a preciso do

custo de energia eltrica relativo ao processo. Dentro deste contexto, o objetivo

deste trabalho analisar o consumo de energia eltrica, quantificar este custo em

um processo de beneficiamento txtil e verificar em qual temperatura um corante

reativo, numa determinada tonalidade, apresenta maior fora colorstica

(rendimento do corante). Os processos de beneficiamento - cozinhamento e

alvejamento simultneo e tingimento foram realizados em escala piloto para

medio dos parmetros eltricos. Para medio de parmetros colorimtricos,

foram feitos tingimentos em escala laboratorial para verificar a fora colorstica. Ao

final destes foi possvel concluir que o rendimento do corante influenciava mais no

custo de produo que o prprio consumo de energia eltrica. Alm disso,

observou-se que a temperatura no influenciava significativamente no valor de

potncia eltrica do equipamento empregado na pesquisa (overflow).

viii

Abstract

Palavras-chave: electrical parameters, textile finishing, apparent color strength,

cost

The textile finishing electrical energy cost usually should be prorated from the total

cost. Because of that its not possible precise the process relative electrical energy

cost. The main objective of this research is analyze the electrical energy

consumption, to quantify the textile finishing process costs and check at which

temperature a specific hue reactive colorant presents good apparent color strength.

The finishing process, as well, simultaneous scouring and bleaching and dyeing,

were made on pilot scale to get the electrical measurements. Some laboratorial

dyeing measurements were done to obtain the colorimetric parameters, as well the

apparent color strength. In the end, was possible to accomplish that the dye yeld

was more influent on the production cost than the electrical energy cost. Besides

that, the temperature was not truly influent on the equipment electrical power used

on this research (overflow).

ix

Lista de Tabelas

Tabela 1 - classe de corante 15

Tabela 2 - etapas de tingimento com corantes reativos 16

Tabela 3 - principais mquinas e algumas caractersticas 18

Tabela 4 - consumo final energtico por fonte 20

Tabela 5 - parmetros fsico-qumicos da gua da indstria txtil 21

Tabela 6 - quantidade de produtos qumicos utilizados no beneficiamento primrio

47

Tabela 7 - produtos e quantidades utilizadas no tingimento a 40C 50

Tabela 8 - produtos utilizados na lavagem aps o tingimento 52

Tabela 9 - produtos e concentraes do processo a 60C e a 80C 52

Tabela 10 - consumo em kWh por mquina 72

Tabela 11 - custo de cada processo em R$/kg no horrio de ponta e fora de ponta

72

x

Lista de equaes

Equao 1 reao de saponificao 12

Equao 2 diferena de cor, ECIELab 24

Equao 3 diferena de cor, ECIMC 24

Equao 4 relao absoro e reflexo da luz 25

Equao 5 clculo da potncia ativa 38

Equao 6 clculo da potncia reativa 38

Equao 7 clculo da potncia aparente 39

Equao 8 clculo do fator de potncia 39

Equao 9 clculo do fator de potncia (ANEEL) 40

xi

Lista de Abreviaturas e Siglas

ABINT Associao Brasileira das Indstrias de Notecidos e Tecidos Tcnicos

ABIT Associao Brasileira da Indstria Txtil e de Confeco

ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica

CETIQT Centro de Tecnologia da Indstria Qumica e Txtil

DBO Demanda Bioqumica de Oxignio

Ddp diferena de potencial

DQO Demanda Qumica de Oxignio

EPE Empresa de Pesquisa Energtica

FCEM fora contra eletromotriz

FEM fora eletromotriz

INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

pHpotencial hidrogeninico

PPI Planta Piloto de Inovao em Design e Enobrecimento Txtil

ppm parte por milho

RB Relao de Banho

RIL Rede Integrada de Laboratrio

RECET Associao dos Centros Tecnolgicos de Portugal

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem Industrial

xii

SIMORAMACO Sistema de Montagem Rpida para Mquina de Costura

spm sobre peso do material

SST Slidos Suspenso Total

tep tonelada equivalente a um barril de petrleo

xiii

Lista de smbolos

W Watt

V Volt

A Ampre

F Faraday

H Henry

V Volts

xiv

1 INTRODUO 1

1.1 Justificativas e relevncia 1

1.2 Objetivos 2

1.2.1 Objetivo Geral 2

2 REFERENCIAL TERICO 5

2.1 Introduo indstria txtil 5

2.2 Processo industrial txtil 6

2.2.1 Matria Prima da Indstria Txtil 6

2.2.2 Fiao 8

2.2.3 Formao de Tecido e Notecido 9

2.2.4 Beneficiamento Txtil 9

2.3 Processos fsicos e qumicos de beneficiamento e anlise do tecido 11

2.3.1Beneficiamento Primrio 11

2.3.1.1Cozinhamento 11

2.3.1.2 Alvejamento 13

2.3.2 Beneficiamento secundrio 14

2.3.3 Processos contnuos, descontnuos e semicontnuos 17

2.3.4 Entradas e sadas dos processos 19

2.3.4.1 Vapor 19

2.3.4.2 guas de processo txtil 20

2.3.4.3 Efluentes txteis 21

2.3.5 Colorimetria 22

2.4 Custo 25

xv

2.4.1 Tipos de custeio 27

2.4.2 Custeio por Absoro 28

2.4.5 Custo naIndstriaTxtil 28

2.5 Questes scio-ambientais e energticas 29

2.5.1 Fontes renovveis 30

2.5.2 Fontes alternativas 30

2.5.3 Consumo Energtico 30

2.5.3.1 Conceitos bsicos sobre tarifa de energia eltrica 32

2.5.3.2 Classes consumidoras de energia eltrica 34

2.6 Parmetros eltricos 34

2.6.1 Gerao de corrente alternada 35

2.6.2 Sistema trifsico 36

2.6.3 Tringulo de potncia 37

2.6.3.1 Potncia Ativa 38

2.6.3.2 Potncia Reativa 38

2.6.3.3 Potncia aparente 38

2.6.3.4 Fator de potncia 39

2.6.4 Transformador 40

2.6.4.1 Transformador de corrente 41

2.6.5 Harmnicos 41

2.6.6 Processo de medio eltrica 42

2.6.6.1 Voltmetro 42

2.6.6.2 Ampermetro 42

xvi

3 MATERIAIS E MTODOS 44

3.1 Materiais 44

3.1.1 Substrato 44

3.1.2 Cozinhamento e alvejamento simultneo 44

3.1.3 Tingimento no laboratrio e na planta piloto de inovao 45

3.1.4 Equipamentos e software utilizados para anlises 46

3.2 Procedimentos 47

3.2.1 Cozinhamento e alvejamentosimultneo 47

3.2.2 Tingimento em escala laboratorial 50

3.2.3 Tingimento em escala piloto 54

3.2.4 Processo de medio 56

3.2.4.1 Medio eltrica 56

3.2.4.2 Medio no espectrofotmetro 58

4 RESULTADOS 59

4.1 Medies eltricas 59

4.1.1Overflow 59

4.1.2 Centrfuga 65

4.1.3 Secadora 65

4.2 Medies do espectrofotmetro 66

4.3 Anlises dos resultados 66

4.3.1 Anlises dos resultados eltricos 66

4.3.2 Anlises dos resultados colorimtricos 72

xvii

5 CONCLUSES E RECOMENDAES 75

6 REFERNCIA 77

ANEXO 89

ANEXO I 89

ANEXO II 90

1

CAPTULO 1

1 INTRODUO

Neste captulo esto descritos a relevncia do trabalho bem como o objetivo

geral e os especficos.

1.1Justificativas e relevncia

Segundo Gabrielli (2008), se considerarmos que hoje no mundo 86% da

energia consumida tem origem fssil e no renovvel, melhorar a eficincia

energtica significa poupar recursos para as prximas geraes. Alm disso, ocorre

a diminuio dos custos de produo possibilitando bens e servios mais baratos,

portanto mais competitivos, melhorando o desempenho econmico, reduzindo a

necessidade de infraestrutura e energia.

Atualmente, os maiores consumidores de energia eltrica no pas so os

setores industriais, residenciais e comerciais como mostra a figura 1 de consumo por

setores.

Figura 1 - Consumo nacional de energia eltrica (Adaptado EPE, 2011).

De acordo com Resende (2004), os empresrios sempre sustentaram a ideia

de que possuir mquinas mais econmicas era suficiente para economizar energia

eltrica. Eles consideravam que um estudo mais aprofundado sobre o assunto no

compensaria o custo.

26%

44%

17%

14%

Residencial

Industrial

Comercial

Outros

2

Segundo dados da European Commission Directore-General for Energy (EMS-

TEXTILE, 2005), devido atual competitividade global, grande parte das empresas

txteis da Europa j realizou investimentos na rea de conservao de energia

tentando minimizar seus custos operacionais.

Acredita-se que este perfil tambm se modificou em relao s empresas

txteis brasileiras. Os atuais empresrios do setor j consideram o investimento na

anlise dos parmetros de consumo de energia significativamente relevantes para a

reduo dos custos.

No caso da indstria txtil, seus maiores custos, alm do consumo energtico,

so com as matrias primas e a mo de obra, sendo que dentro do contexto de

energia os maiores consumidores so a infraestrutura da fiao e as operaes no

acabamento (RECET et al., 2007). Hoje em dia, a gesto energtica que visa reduzir

o custo de energia eltrica e trmica nas organizaes est se fortalecendo atravs

da melhoria em eficincia energtica e na reduo do gasto com os recursos

naturais, o que tambm acaba beneficiando o meio ambiente.

Diante do exposto, o referido estudo possui justificativa tcnico-acadmica,

para a elaborao da presente monografia, que visa analisar a eficincia energtica,

os impactos ao meio ambiente, e a quantificao do custo total de um processo de

beneficiamento na rea txtil.

1.2 Objetivos

Neste item esto descritos os objetivos gerais e especficos do trabalho.

1.2.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho analisar o consumo energtico (o

comportamento ao longo do processo) e quantificar o custo de energia eltrica em

um processo de beneficiamento txtil primrio (cozinhamento e alvejamento

simultneo), alm do processo de tingimento. Com relao a esta etapa, o estudo

tem por objetivo verificar em qual temperatura do processo de tingimento um corante

3

reativo comercial apresentaria maior rendimento em termos de fora colorstica,

associado ao custo energtico.

Dentre os objetivos especficos pode-se citar:

Coletar os dados de consumo energtico, cujas variveis so:

potncia, fator de potncia, corrente, tenso no processo de beneficiamento

primrio (cozinhamento/alvejamento, centrifugao e secagem);

Verificar a fora colorstica onde o corante apresenta o melhor

rendimento, desenvolvendo o processo nas temperaturas de 40C, 60C e

80C, em escala laboratorial;

Coletar os dados de consumo energtico do processo de tingimento

em escala piloto (alm da centrifugao e secagem);

Confrontar os custos relacionados ao consumo de energia eltrica e

quantidade de corante, a fim de identificar um set-point;

Detectar problemas relativos concessionria de energia eltrica e

instalao eltrica do local atravs de um equipamento de medio de

parmetros eltricos porttil.

1.3 Estrutura do trabalho

Este trabalho de monografia de concluso de curso de graduao est dividido

em seis captulos, mais apndices e anexos.

Neste primeiro captulo introdutrio esto descritas a justificativa e a relevncia

que levaram execuo da pesquisa, assim como o detalhamento dos objetivos

gerais e especficos.

No captulo seguinte so apresentados os referenciais tericos relacionados ao

processo txtil, produtos qumicos utilizados, bem como os parmetros eltricos e

questes scio-ambientais.

No terceiro captulo encontra-se a metodologia adotada sendo descritos os

materiais e os procedimentos realizados.

J no captulo quatro, esto os resultados encontrados e as anlises de acordo

com os objetivos propostos.

4

O captulo cinco apresenta as concluses referentes aos resultados obtidos e

algumas recomendaes.

Aps o sexto captulo de referncias bibliogrficas so apresentados o

glossrio, apndices e anexos relativos pesquisa.

5

CAPTULO 2

Este captulo apresenta alguns conceitos importantes para o desenvolvimento

deste trabalho, tais como processo txtil, custos e parmetros eltricos.

2 REFERENCIAL TERICO

2.1 Introduo indstria txtil

Os artefatos txteis existem a milhares de anos e eram produzidos por

artesos em pequenas quantidades. O acmulo de capital, a revoluo comercial e

as novas mquinas que substituam a mo de obra humana deram origem

Revoluo Industrial, cuja indstria txtil foi precursora e a que mais se desenvolveu.

em termos de novas tecnologias (como teares mecnicos, mquinas de fiar, etc).

Nesta poca, a utilizao de energia trmica no era apenas para o aquecimento e

sim para sua transformao em energia mecnica (JNIOR, 2011).

Na poca do descobrimento do Brasil, foi observado que j havia alguns

produtos txteis rudimentares feitos manualmente pelos indgenas. A ento colnia

de Portugal comeou a desenvolver as atividades industriais txteis a fim de atender

ao mercado interno. Porm, Portugal por medo de que a colnia se tornasse

independente financeiramente, promulgou um alvar de proibio onde s se

poderiam fabricar tecidos grossos para empacotamento e roupas de escravos.

Mesmo depois com a revogao deste alvar, o Brasil no conseguiu ampliar suas

atividades devido ao tratado comercial que dava uma tarifa preferencial as

importaes inglesas. Somente no ano de 1844, com a Lei Alves Branco, surgiu uma

perspectiva para as atividades industriais na rea txtil (COMPANHIA INDUSTRIAL

CATAGUASES, 2011).

De acordo com a ABIT (2011) (dados referentes a 2010), o Brasil o quinto

maior produtor txtil do mundo, segundo maior empregador da indstria de

transformao e principal gerador do primeiro emprego. A indstria txtil possui

cerca de 1,7 milhes de empregados e a cadeia produtiva txtil e de confeco

6

faturou US$ 52 bilhes, onde 97% (US$ 50,6 bilhes) foram para o mercado interno

e 3% para o mercado externo (US$ 1,4 bilho).

Esta cadeia produtiva txtil pode ser formada por diversos setores

conforme o tipo de consumidor que ela busca atender. Na figura 2, encontra-se uma

das cadeias txteis possveis.

Figura 2 - Cadeia Txtil (Adaptado BNDES, 2009).

2.2 Processo industrial txtil

Neste item esto descritos as etapas do processo txtil, para um artigo de

algodo.

2.2.1 Matria Prima da Indstria Txtil

A indstria txtil responsvel por produzir materiais txteis (ou notxteis)

possui como matria prima as fibras que podem ser de origem natural: vegetal, tais

como caules, folhas, frutos e sementes; mineral como o amianto; ou animal, atravs

de pelos grossos ou finos e filamentos de casulos do bicho da seda, conforme

pode ser observado na figura 3 (BRAGA1, 2009).

Alm das fibras naturais existem as artificiais e sintticas. Estas so obtidas

atravs de polmeros que so macromolculas e que possuem unidades repetidas

regularmente ao longo da cadeia, denominadas meros. Quando se utiliza um

polmero natural, que tem origem vegetal ou animal, se denomina de fibra artificial;

1 BRAGA, Edi. Tipos de fibras. 2009. Notas de aula

Algodo

Fiao

Tecelagem/Malharia/ Notecidos

Primrio

Secundario

Beneficiamento

Confeco

Mercado

7

quando este polmero sintetizado, ou seja, processado em laboratrios so

chamados de sintticos.

Figura 3 - Diviso das fibras naturais (Adaptado de BRAGA, 2009).

De acordo com a ABIT (2010), o algodo a fibra mais consumida

industrialmente no Brasil, onde foram consumidas 1.015.000 toneladas/ano. A figura

4 apresenta o grfico com os percentuais das fibras mais consumidas no Brasil.

Figura 4 - Consumo de fibras no Brasil (Adaptado de ABIT, 2010).

O algodo classificado como um vegetal da ordem das Malvceas e sua

denominao se divide em quatro espcies: Gossipyum inducum, G. arboreum, G.

hirsutum e G. barbadense. um composto orgnico onde cerca de 90% da sua

estrutura celulose associada a protenas, pectinas, leos e ceras, como mostra a

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

Algodo Polister Polipropileno Poliamida

*Dados referentes ao ano de 2010.

8

figura 5. Em relao s fibras sintticas, o algodo apresenta um toque mais

agradvel e melhor absoro de umidade (BRAGA2, 2010).

Figura 5 - Estrutura qumica da fibra de algodo (BRAGA2, 2010)

2.2.2 Fiao

Estas fibras passam por diversos processos, sendo o primeiro a fiao. Este

setor pode ser definido como um conjunto de vrias operaes para a transformao

de materiais fibrosos (seja de origem natural, artificial ou sinttica) em fio, cujas

operaes fundamentais so: abertura, limpeza, estiragem e aplicao de toro

(LOPES3, 2008).

Existem vrias possibilidades de layouts e mquinas dependendo da

aplicao final do fio e sua composio. A figura 6 mostra a classificao dos fios.

Figura 6 - classificao dos fios (Adaptado Lopes3, 2008)

2BRAGA, Edi. Algodo. 2010. Notas de aula

3LOPES, Lizander. Fundamentos de fiao. 2008. Notas de aula

9

A partir do fio forma do podem-se ter vrios destinos: beneficiamento para

obteno do fio tinto; tecelagem para a preparao do tecido seja plano ou em

malha; ou ainda para a formao de notecidos (resduos de fios).

2.2.3 Formao de Tecido e Notecido

Segundo Pereira (2009), tecido um material formado por estruturas de fios,

onde os fios entrelaados se cruzam formando um ngulo reto que chamado de

tecido plano, cujos fios dispostos na vertical so os de urdume e dispostos na

horizontal, os de trama. J a estrutura mais flexvel, formada por laadas

denominada de malha e pode ser formada por urdume ou trama apresentando

colunas e cursos, como pode-se observar na figura 7.

Figura 7 - Ao lado esquerdo um exemplo de estrutura plana e do lado direito formao de malha

(PEREIRA, 2009)

Alm dos tecidos planos e malhas, existem os notecidos. Eles surgiram da

necessidade econmica de reciclar resduos e fibras, diminuir processos para

fabricao de artigos de baixo valor agregado (por exemplo, tapetes), no sendo

necessariamente formados por estruturas entrelaadas. De acordo com a NBR-

13370, [...] uma estrutura plana, flexvel e porosa, constituda de vu ou manta de

fibras ou filamentos, orientados direcionalmente (ABINT, 2011).

2.2.4 Beneficiamento Txtil

O beneficiamento o setor que mais agrega valor ao artigo txtil.

responsvel pela eliminao de impurezas como leos e gorduras, branqueamento

10

do material, modificao fsico-qumica do substrato txtil e acabamentos especiais,

que alteram o toque e adiciona algumas caractersticas ao material, tais como

retardante de chama, produtos antimicrobianos, etc. Esse setor dividido

basicamente em beneficiamento primrio, secundrio e tercirio.

Segundo Souza4 (2008), o beneficiamento primrio envolve operaes

mecnicas, fsicas, qumicas e fsico-qumicas, com o objetivo de eliminar as

impurezas das fibras txteis e preparar o material para as prximas etapas.

Responsvel por processos como desengomagem, cozinhamento, purga,

alvejamento, mercerizao, entre outros.

J o beneficiamento secundrio responsvel pela atribuio de cor ao

material txtil, seja em peas confeccionadas, tecidos, fios ou fibras. Este processo

ocorre atravs da modificao fsico qumica do material txtil onde a luz refletida

pelo mesmo provoca uma percepo de cor aos olhos do observador. Dividido em

estamparia e tinturaria, a grande diferena est na atribuio de cor, onde a primeira

localizada e gera um motivo (figura 8), enquanto a segunda total e uniforme,

como mostra a figura 9 (PEIXOTO & CUNHA5, 2008; MENDES6, 2011).

Figura 8 - tecido estampado (http://amandavendramin.blogspot.com/2009/06/estampa.html)

Figura 9 - Tecido tinto

(http://www.wscom.com.br/noticia/economia/EMPRESAS+TEXTEIS+INOVAM+-94323)

4 SOUZA, Ronaldo. Fundamentos de beneficiamento txtil. 2008. Notas de aula

5 PEIXOTO, Andr; CUNHA, Renato. Processo e Sistema de Beneficiamento txtil II. 2011.

Notas de aula 6 MENDES, Leonardo. Processo e sistema de beneficiamento txtil III. 2011. Notas de aula

11

O beneficiamento tercirio busca atender as necessidades dos consumidores

atravs de algumas modificaes nas caractersticas dos substratos txteis, como

brilho, amaciamento, encorpamento, alm de outras propriedades tais como

retardante de chama, antimicrobiano, repelentes, etc. A maioria dessas aplicaes

so feita em tecidos (planos e malhas) e notecidos atravs de processos

mecnicos e qumicos (UEDA, 2006; SOUZA, 20117; SCHINDLER & HAUSER,

2004).

2.3 Processos fsicos e qumicos de beneficiamento e anlise do tecido

Neste item esto descritos os principais processos da rea de beneficiamento

txtil, assim como suas anlises.

2.3.1Beneficiamento Primrio

Este setor responsvel pela eliminao de impurezas e preparao do

substrato txtil para as prximas etapas. Onde ser descrito o cozinhamento e o

alvejamento.

2.3.1.1Cozinhamento

Como j descrito antes, o algodo por ser uma fibra natural que possui ceras,

leos e gorduras que so insolveis a gua e deixam o substrato txtil com

caracterstica hidrfoba, ou seja, sem afinidade pela gua, o que no bom para

outros processos como o alvejamento e o tingimento.

Os leos e gorduras so steres do glicerol com cidos graxos e lcoois

trihdricos. A figura 10 mostra a estrutura de uma gordura (SOUZA8, 2009).

7 SOUZA, Ronaldo Processo e sistema de beneficiamento IV. 2011. Notas de aula

8 SOUZA, Ronaldo. Processo e sistema de beneficiamento I. 2009. Notas de aula

12

Figura 10 - Estrutura Glicerol (SOUZA7, 2009)

O processo de beneficiamento txtil que visa eliminar estas ceras, leos e

gorduras para deixar o tecido mais homogneo e com uma boa hidrofilidade

conhecido como cozinhamento. Este processo muito utilizado e consome grandes

quantidades de gua, produtos qumicos, energia (trmica e eltrica) e tempo.

(SOUZA7, 2009; PEIXOTO & CUNHA9, 2008; CHOUDHURY, 2006). Ele consiste,

fundamentalmente, em trs etapas:

Saponificao: o substrato txtil contendo estes resduos naturais aquecido

na presena de uma soluo de hidrxido de sdio ou potssio, ocorrendo

uma reao de hidrlise que pode formar sais cidos de sabo ou

detergentes, como mostra a equao 1;

HHH

CCC

OOCCOOCCOOCC

H

H

H

NaOHHHH

CCC

OHOHOH

C H COONa

H H

17

1717

+ 3 + 3 17 35

(1)

Emulsificao: estes sabes e detergentes tendem a se concentrar na

superfcie das solues e com isto h uma diminuio da tenso superficial

causada por foras laterais na superfcie. Alm disso, por possurem uma

parte hidrfila ( a) e outra hidrofbica ( 3 2 2 n 2), podem

separar o leo da gua. A parte hidrfila se liga gua e a parte hidrofbica

aos leos e gorduras, formando gotculas esfricas que facilitam a separao

da fibra por agitao e permite a formao de uma emulso;

9 PEIXOTO, Andr; CUNHA, Renato. Processo e sistema de beneficiamento txtil II. 2008

13

Extrao por solventes: a ao dos solventes orgnicos permite a

solubilizao das ceras, leos e gorduras que so insolveis em gua,

facilitando a sua remoo do substrato txtil.

A importncia deste processo e sua intensificao dependem de alguns fatores

como a quantidade de impurezas presentes no material, tais como sementes e

folhas; tipo de algodo; construo do tecido; densidade de fios, etc. Alm disso,

deve-se atentar para os produtos qumicos que so utilizados. Por exemplo, os

detergentes empregados, principal substncia deste processo, proporciona um bom

equilbrio e limpeza ao substrato. Existem diversos tipos disponveis: inicos, no

inicos, catinicos ou em misturas com outros produtos, como o solvente. Neste

processo, tambm comum se utilizar uma substncia umectante que homogeniza

a superfcie do material a ser tratado, acelerando todo o processo. (CHOUDHURY,

2006).

2.3.1.2 Alvejamento

Alm das impurezas citadas anteriormente, os substratos de algodo

possuem uma pigmentao amarelada ou amarronzada natural que deve ser

removida. No caso dos substratos que visam atender a linha de brancos, o

alvejamento deve ser feito com um maior rigor, mas tambm importante que esta

remoo ocorra nos artigos que passaro pelo processo de tingimento, pois estas

pigmentaes afetam o brilho e a tonalidade do artigo tingindo (LUCIDO, 2010;

CHOUDHURY, 2006).

O processo denominado de alvejamento ocorre pela oxidao dos pigmentos

naturais das fibras celulsica. Os principais agentes oxidantes so o hipoclorito de

sdio (NaClO) e o perxido de hidrognio (H2O2), sendo este o mais utilizado pelas

indstrias hoje em dia, por se decompor em oxignio e gua e por ser mais verstil,

j que pode ser processado a quente ou a frio (SOUZA7, 2009).

O perxido de hidrognio um composto cido, porm fraco, que ao se

ionizar na gua forma ons de hidrognio e peridroxila ( -), que o agente

responsvel pelo alvejamento. A figura 11 mostra est reao.

14

Figura 11 - reao de ionizao do perxido de hidrognio.

importante ter ateno com o uso do perxido devido a sua decomposio

em reao com ons metlicos, tais como o cobre e o ferro, que pode danificar a

fibra. Alm disso, um fator importante para que ocorra um processo com eficcia o

pH adequado para que ocorra o alvejamento.

No pH < 10, o 2 2 predomina, mas inativo como alvejante. No pH entre 10

e 11 h uma moderada concentrao de -, sendo esta a faixa tima para um

alvejamento controlado entre 10,2 e 10,7. Com o pH > 11, h uma gerao muito

rpida de e o alvejamento fica sem controle (SOUZA7, 2009).

Alm do perxido de hidrognio, este processo necessita de um estabilizador

para atuar como uma soluo tampo e controlar os efeitos do perxido. O mais

utilizado o silicato de sdio por ser o mais eficiente e econmico (SOUZA7, 2009).

Tambm podem ser utilizados processos combinados, como

cozinhamento e alvejamento simultneos, um processo mais rpido e econmico,

utilizado principalmente quando os tecidos que sero tingidos. Neste processo se

empregam basicamente: detergentes, hidrxido de sdio (soda custica), perxido

de hidrognio e o estabilizador do perxido (CHOUDHURY, 2006; SOUZA6, 2011).

2.3.2 Beneficiamento secundrio

Nesta subrea, utilizam-se basicamente corantes e pigmentos para a colorao

dos substratos. A grande diferena entre estas substncias est relacionada

solubilidade, j que a maioria dos pigmentos no so solveis em gua e no

possuem afinidade por fibras, portanto s se fixam na superfcie do material com a

ajuda de fixadores (resinas) e so muito empregados na estamparia. J os corantes,

alm de serem solveis em gua, possuem afinidade por fibras e se fixam atravs

de ligaes qumicas e outras interaes fsico-qumicas, consequentemente so

mais utilizados na tinturaria (PEIXOTO & CUNHA9, 2008).

15

A interao qumica entre o corante e a fibra, na maioria das vezes, se d em

meio aquoso. Existem diversos tipos de ligaes qumicas que dependem dos

elementos que formam o corante e o substrato, que por sua vez tm capacidades

diferentes em atrair os eltrons (eletronegatividade) (RENDELUCCI, 2011;

BORGES, 2010). Estas caractersticas fsico-qumicas influenciam nas interaes

entre o corante e a fibra, ou seja, no seu rendimento no processo de tingimento.

Os corantes so divididos em classes, onde cada uma mais especfica para

tingir um tipo diferente de fibra, ou seja, dependendo do material, o corante pode

interagir de forma diferente, o que o torna mais usual para determinados tipos de

substratos do que em outros. A tabela 1 indica as classes dos principais corantes e

os tipos de fibra a ser utilizada.

Dentre as classes apresentadas, o corante reativo tem sido muito empregado

no tingimento de fibras celulsicas, desde quando foi descoberto em 1953 por I. D.

Rattee e W. E. Stephen, que observaram que alguns grupos reativos de algumas

substncias reagiam quimicamente com a celulose em solues alcalinas (PEIXOTO

& CUNHA9, 2008).

Tabela 1 - classe de corante

Classe de Corante Tipo de fibra

cido Protica e poliamida

Mordente (ao cromo) Protica e poliamida

Reativo Celulsica e protica

Direto Celulsica

Sulfuroso Celulsica

cuba Celulsica

Bsico Acrlico

Disperso Polister, poliamida, acrlico e

acetatos de celulose.

Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.

16

Este corante possui um grupo cromforo que responsvel pela cor e um

grupo solubilizante, responsvel pela solubilidade, substantividade e grau de

migrao. Existe ainda um grupo reativo que se fixa no tecido atravs de ligaes

covalentes feitas entre o corante e a celulose. Este tipo de ligao atribui grande

estabilidade a cor do substrato txtil, se comparado a outros corantes (PEIXOTO &

CUNHA9, 2008; LUCIDO, 2010).

Devem-se tomar algumas precaues no processo de tingimento com corantes

reativos, pois alm de reagirem com a fibra celulsica, tambm reagem com a gua.

A chamada reao de hidrlise faz com que o corante se ligue a fibra atravs de

ligaes secundrias que so removidas no processo de lavagem (PEIXOTO &

CUNHA9, 2008; REIS, 2009).

Vale lembrar, que s o corante e a gua no conseguem tingir com eficincia e

nem fixar o corante no substrato. Portanto, necessrio empregar auxiliares como

(CHOUDHURY, 2006; PEIXOTO & CUNHA9, 2008):

Eletrlito: aumenta a substantividade do corante, ou seja, a capacidade do

corante de ser absorvido pela fibra, onde o mais indicado o sulfato de sdio,

por ser um sal mais puro;

Corretor de pH: hidrxido de sdio e carbonato de sdio (barrilha), que

conferem a alcalinidade ao meio, faixa de pH na qual o corante reativo

empregado.

A tabela 2 indica as etapas do tingimento com corantes reativos.

Tabela 2 - etapas de tingimento com corantes reativos

Etapas Caractersticas

Absoro Onde o corante absorvido pela fibra em meio neutro,

atravs da adio de eletrlito;

Reao Quando se acrescenta uma soluo alcalina de forma que

ocorra a reao entre o corante e a fibra;

Eliminao Onde os corantes que se fixaram atravs ligaes

secundrias (corante hidrolisado) so removidos.

Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.

17

O processo final do tingimento basicamente composto pelo enxgue com

gua, seguido de uma neutralizao com uma soluo de cido actico para que a

fibra, que at ento se encontrava alcalina, fique com pH prximo de 7.

Posteriormente, o material processado com uma soluo de detergente a uma

temperatura de 90C e novamente enxaguado. (AZEVEDO10, 2011).

2.3.3 Processos contnuos, descontnuos e semicontnuos

No beneficiamento existem os processos contnuos, semicontnuos e

descontnuos, onde a grande diferena entre estes est na quantidade de material a

ser processado.

Os processos contnuos so aqueles que no apresentam paradas e

interrupes. So processos utilizados para grandes quantidades de materiais e

geralmente as mquinas so abertas, ocorrendo por impregnao. J os

semicontnuos so aqueles que geralmente possuem quantidade limitada de

material (PEIXOTO11, 2011).

Segundo Peixoto11 (2011), os processos descontnuos, tambm conhecidos

como processos por esgotamento, so aqueles onde a quantidade de material

limitada, as mquinas geralmente so fechadas e existem interrupes e

renovaes de banho com volumes constantes ao longo do processo. Estes

volumes so determinados em funo da relao de banho (RB) que calculada

atravs da relao entre a massa do material a ser utilizado e o volume de banho. A

tabela 3 indica as principais mquinas utilizadas no beneficiamento e suas

caractersticas.

10

AZEVEDO, ALEXANDRE. Colorimetria. 2011. Notas de aula 11

PEIXOTO, Andr. Processo e sistema de beneficiamento txtil. 2011. Notas de aula

18

Tabela 3 - principais mquinas e algumas caractersticas

Nome Artigo Processo

Barca Tecido de malha Descontnuo

Jet/Overflow Tecido de malha Descontnuo

Jigger Tecido Plano Descontnuo e SemiContnuo

Autoclave/Turbo Fios ou fibras soltas/tecidos Descontnuo

Foulard Tecido plano e de malha (aberta) Contnuo e SemiContnuo

Vaporizador Fios, tecidos planos e malhas Contnuo

Rama Tecidos planos e malhas Semicontnuo e Contnuo

Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.

Da famlia do Jet, a mquina overflow foi projetada para tecidos de malha

delicados que podem ser de origem natural ou sinttica. Por ser uma mquina

fechada, ela possui diversas vantagens, como conseguir manter temperaturas

relativamente altas, sem perda de vapor. Alm disso, possui baixas relaes de

banho, grande movimentao do mesmo, o que lhe confere um alto poder de

igualizao. Na figura 12 encontra-se o desenho deste modelo de mquina

(PEIXOTO& CUNHA8, 2008; JET DYEING MACHINE, 2011).

Geralmente, esta mquina de material inoxidvel e pode ser controlada de

forma manual ou automtica, o que permite programar todas as variveis de

processos, como temperatura, produtos utilizados, etc. Alm disso, est mquina

conta com (JET DYEING MACHINE, 2011):

Trocador de calor: para o resfriamento ou o aquecimento do banho;

Molinelo: pea da mquina responsvel pela movimentao do substrato

txtil;

Funil: reservatrio onde so acrescentados os produtos solubilizados

necessrios ao processo;

19

Figura 12 - Overflow (LEEDS, 2008, apud SOUZA12

, 2008)

2.3.4 Entradas e sadas dos processos

Os processos do setor de beneficiamento txtil necessitam de insumos como

gua para solubilizao dos produtos qumicos como os corantes; de vapor para o

aquecimento dos banhos, bem como energia eltrica, para a movimentao dos

motores e etc. Alm disso, estes processos geram um efluente composto de

subprodutos e excessos de produtos qumicos e gua.

2.3.4.1 Vapor

Alguns processos de beneficiamento txtil, tais como o cozinhamento, o

alvejamento e maioria dos tingimentos, necessitam de temperaturas altas para a

realizao dos processos. Desta forma, utiliza-se um gerador de vapor (caldeira)

para atingir as temperaturas que os processos exigem.

A caldeira produz vapor atravs do aquecimento de um fluido vaporizante, que

geralmente gua. Como nas indstrias em geral, as caldeiras so do tipo que

12

LEEDS.Overflow. apud SOUZA, Ronaldo. Fundamentos de acabamento I. 2008.

20

queimam combustvel para gerar calor. A tabela 4 mostra consumo no ano de 2009

por fontes utilizadas pela indstria txtil (JNIOR, 2005).

Tabela 4 - Consumo Final Energtico por Fonte

Fontes 103tep

Gs Natural 14.545

Carvo Mineral 2.958

Lenha 16.583

Bagao de Cana 28.837

Carvo Vegetal 3.970

leo Diesel 36.911

leo Combustvel 5.986

Adaptado de Balano Energtico Nacional 2010:

O vapor gerado pela caldeira pode ser: direto, aquele que entra em contado

com o material ou indireto quando o aquecimento separado por uma superfcie

evitando contato com o material. Alm disso, o vapor pode ser de dois tipos:

superaquecido (vapor que fornece temperaturas mais baixas) ou saturado (vapor

que atinge temperaturas mais altas, entre 170C a 374C). O vapor superaquecido

utilizado para gerao de energia eltrica ou mecnica em ciclos termodinmicos, e

neste caso a limitao de temperatura fica por conta dos materiais de construo

empregados. O vapor saturado tem como grande vantagem manter a temperatura e

a presso constantes durante a condensao e as temperaturas mais elevadas so

possveis com o aumento da presso de saturao (FERREIRA, 2011).

2.3.4.2 guas de processo txtil

A gua caracterizada por ser um solvente universal, sendo muito utilizada

pela indstria txtil como um veculo responsvel pelo transporte de produtos

qumicos e/ou para remover excesso destes. Para isto, necessrio utilizar padres

especficos de qualidade, que garantam um processo eficaz (LUCIDO13, 2011;

BORGES, 2010).

13

LUCIDO, Gil. Tratamento de efluentes txteis. 2011. Notas de aula

21

A tabela 5 mostra os valores de alguns parmetros da gua importante para os

processos txteis.

Tabela 5 - parmetros fsico-qumicos da gua da indstria txtil

Parmetros Unidades Valores

pH - 6,9 7,1

Cor uPt-Co Incolor (

22

(Demanda Bioqumica de Oxignio), SST (Slidos Suspensos Totais), pH e a cor

(LUCIDO12, 2011).

O tratamento do efluente txtil feito em uma ETE (Estao de Tratamento de

Efluentes), que geralmente dividido em: preliminares, biolgicos e avanados. Os

preliminares so compostos por tratamentos mecnicos, qumicos ou fsico-qumicos

como gradeamento, peneiramento, tanques de ajustes de pH, entre outros, e

responsvel pela eliminao de partculas slidas, ajustes e homogeneizao do

efluente. J o tratamento biolgico utiliza microorganismos aerbios (lodos ativados)

que so sedimentados, assim o lquido sobrenadante (efluente tratado) segue para

prxima etapa e o lodo coletado. Nos tratamentos avanados se utilizam

processos de coagulao e floculao qumica, que so responsveis pela remoo

da cor (LUCIDO11, 2011).

2.3.5 Colorimetria

Segundo Ferreira & Azevedo14 (2011), a cor uma sensao interpretada no

crebro pela radiao luminosa que captada pelos nossos olhos. Para que haja a

percepo de cor necessrio: o objeto, o observador e uma fonte de luz. Ns seres

humanos percebemos apenas a faixa visvel do espectro entre 400 a 700

nanmetros, como mostra a figura 13.

Figura 13 - espectro eletromagntico (http://quimica12mp.no.sapo.pt/Radia%E7%E3o.html)

A luz branca composta de todas as cores monocromticas contidas no

espectro visvel, podendo ser observada pela decomposio atravs de um prisma,

como mostra a figura 14.

14

FERREIRA, Danielle; AZEVEDO, Alexandre. Colorimetria aplicada. 2011. Notas de aula

23

Figura 14 - O espectro da luz branca (FERREIRA & AZEVEDO12, 2011)

A medio de cor pode ser feita atravs do espectrofotmetro, instrumento

que possui uma luz policromtica que ilumina a amostra difusamente. Esta luz

refletida pela amostra passa por um prisma que decompem as faixas de luzes (em

luzes monocromticas) que so detectadas por sensores que enviam est imagem

para um processador que gera uma curva de reflectncia, como mostra a figura 15

(FERRERIA & AZEVEDO14, 2011).

Figura 15 - funcionamento do espectrofotmetro

Atravs da curva de reflectncia o software calcula os trs atributos

necessrios para definir cor, que so:

Luminosidade: equivale a uma escala que vai do preto ao branco, passando

pelos tons de cinza padres;

Tonalidade: so as variaes de cores;

24

Croma: que pode ser descrito pela quantidade de cor (vivacidade).

Para quantificar a cor, existem as coordenadas colorimtricas como

mostra a figura 16, onde L* o eixo da luminosidade, +a* (vermelho), -a

(verde), +b (amarelo), -b (azul). Alm disso, o C* o croma e h a

tonalidade (FERREIRA & AZEVEDO13, 2011).

Figura 16 - espao CIELAB (FERREIRA & AZEVEDO12

, 2011)

A diferena entre um padro e uma amostra, pode ser calculada pelo *CIELab

de acordo com a equao 2, ou pelo

com a equao 3, sendo este ltimo

uma modificao do CIELAB, porm com uma tolerncia que permite uma melhor

avaliao entre o desvio de cor visual e a medio instrumental. A norma ASTM D

2244-05 recomenda o clculo CMC para substratos txteis, que deve ser uma

relao 2:1, pois a diferena de luminosidade tem a metade da importncia do

croma e da tonalidade (FERREIRA & AZEVEDO13, 2011; MORENVAL E

BITTENCOURT, 2007).

ab

2 a

2 b

2 (2)

l l

(3)

25

No software do espectrofotmetro, tambm possvel identificarmos o

rendimento do corante atravs da fora colorstica (strength apparent %) e assim

evitar problemas na produo quanto a lotes diferentes de corantes ou a mudanas

no processo. Isto possvel atravs de um modelo matemtico que leva em

considerao o substrato, produto qumico (corante) e comprimento de onda. A

maioria dos softwares de espectrofotmetro baseiam-se na teoria de Kubelka-Munk,

que relaciona a absoro (K) e a reflexo da luz (S) como descrito na equao 4

(HUNDER & HAROLD, 1987).

1-

2

2 (4)

Para analisar o rendimento do corante, necessrio escolher uma amostra

como padro e para assim compar-la com outras amostras, onde o padro

considerado o valor nico de 100% a ser comparado com a amostra. Segundo

Ferreira & Azevedo14 (2011), geralmente o valor mais aceitvel para amostras tintas

em tecido de algodo uma diferena de 2,5% para mais ou para menos.

2.4 Custo

Segundo Neves & Viceconti (2010), foi a partir da revoluo industrial que

surgiu a necessidade da contabilidade se voltar para o custo, visto que

anteriormente, a maioria das transaes ocorria atravs da compra e venda - o

comrcio. Logo, no havia custo de produo, de estoque, de matria prima, etc.

A contabilidade de custo, que no incio fornecia apenas avaliaes de estoques

e apuraes de resultados, hoje uma importante ferramenta na tomada de

decises, no auxlio ao controle e planejamento administrativo, alm de calcular o

custo e o lucro do produto e/ou servio (NEVES & VICECONTI, 2010; ALMEIDA &

SANTOS, 2007). Desta forma, a contabilidade de custos tornou-se ... uma das

principais fontes de informaes gerenciais dentro das organizaes A DA &

SANTOS, p. 20, 2007).

26

Dentro deste contexto importante descrever em que parte o custo est

alocado. Segundo a Luso Consulting (2005), o custo faz parte dos gastos de uma

organizao, onde estes gastos so todos os sacrifcios financeiros que uma

organizao paga para a obteno de um produto ou servio. Geralmente, so

divididos em investimentos, despesas e custos.

Os investimentos so gastos relacionados compra de bens de carter

permanente ou solicitao de servios visando benefcios futuros, como mveis e

utenslios, aplicaes financeiras, entre outros.

J as despesas so os gastos que no fazem parte do processo de obteno

do produto, ou seja, so aqueles gastos com bens ou servios que esto

relacionados, por exemplo, com a rea administrativa e comercial.

Para Neves & Viceconti p. 16, 2010 , custo so todos os gastos relativos

atividade de produo, ou seja, todo o bem e servio utilizado na transformao do

produto e/ou servio final. J para Martins (2003, apud Almeida & Santos, 2007, p.

22), custo ... o dispndio em dinheiro, tempo, esforo, etc.) a ser feito para se

obter algo; em sentido econmico o preo pago pela aquisio ou produo de um

bem.

Geralmente custos so divididos em (NEVES & VICECONTI, 2010):

Custos diretos: so aqueles que pode ser alocados diretamente ao

produto fabricado, como matria prima, embalagens e mo de obra;

Custos Indiretos: so aqueles que dependem de alguns clculos, pois

fazem parte do custo de outros produtos ou so custos que no esto

diretamente relacionados com o produto. o caso da depreciao de

equipamentos que so utilizados para fabricao de diversos produtos,

bem como gastos relacionados limpeza, salrios dos profissionais na

rea administrativa, etc.

O custo de energia eltrica, por exemplo, pode ser um custo direto ou indireto.

Ela pode ser considerada como custo direto apenas quando possvel saber o

quanto foi consumido de energia eltrica para a fabricao de um produto. Quando o

consumo de todos os setores torna-se um custo indireto, visto que desta forma,

27

avaliam-se custos de energia de vrios produtos e de outros setores como a rea

administrativa (escritrio, por exemplo) (NEVES & VICECONTI, 2010).

Alm disto, o custo pode ser fixo quando independe da quantidade de produtos

produzidos. Por exemplo, o aluguel do espao onde se localiza a fbrica. Ou ento,

varivel, quando o custo altera em funo do volume de produtos. Este o caso das

embalagens. Ou ainda, semivarivel, onde os custos podem variar com volume, mas

possuem uma parte fixa, como por exemplo, uma conta de luz ou de gua (mesmo

que no haja consumo, deve-se pagar uma taxa mnima). Existem tambm os

semifixos (ou custos de degraus), que so aqueles que so fixos at determinada

faixa de produo e tornam-se varivel com a mudana desta faixa (NEVES &

VICECONTI, 2010).

A figura 17 mostra a estrutura dos custos de uma indstria e a formao do

preo final, onde o mesmo composto pelo custo total e comercial, mais o lucro. O

custo total composto pelo custo da fabricao do produto mais as despesas com a

rea administrativa.

2.4.1 Tipos de custeio

Dentro desta temtica podemos verificar o quanto complexo e importante a

formao de custos, ou seja, o quanto fundamental que o sistema de custeio

Custo de

fabricao

Despesas de

Administrao

& Marketing

Custo

Total

Custo de

Comercializao

Preo de

Venda

Custo

Varivel

Gastos Gerais de

Fabricao Custo

Total

Lucro

Pretendido

Custo de

Comercializao

Custo de

Materiais

de

Consumo

Custo de Mo de

obra direta

Custo de

Matria Prima

Figura 17 - estrutura de custos (adaptado de Luso Consulting, 2005).

28

escolhido atenda s necessidades da empresa e fornea as informaes

necessrias para a organizao.

Por sistema de custo entende-se o conjunto dos meios que a empresa utilizar para coletar e sistematizar os dados de que necessita para produzir informaes gerenciais teis para toda a organizao e seus nveis hierrquicos (DIAS & PADOVEZE 2007, apud POMPERMAYER, 1999, p. 23).

Segundo Andrade et al. (2006), os principais mtodos de custeios so: por

absoro, varivel e ABC. Os dois primeiros so conhecidos por alguns autores

como mtodos tradicionais. Tambm valido lembrar que nenhum mtodo melhor

que o outro. O que ocorre que um pode atender melhor s necessidades do que

outros. No caso da indstria txtil, destaca-se o custeio por absoro que ser

descrito posteriormente.

2.4.2 Custeio por Absoro

O custeio por absoro o mtodo de apurao de custos, que tem como

finalidade ratear os custos relativos produo. Geralmente, separa todos os custos

e despesas, depois identifica se so custos diretos ou indiretos produo em um

perodo determinado, e por fim verifica o custo da produo final dos produtos

vendidos e o resultado global (NEVES & VICECONTI, 2010).

2.4.5 Custo na Indstria Txtil

Hoje com um mundo globalizado, a competitividade est cada vez maior e o

que faz uma empresa se destacar no mercado so as prticas administrativas e

controle gerenciais. Busca-se sempre um diferencial no seu produto, com qualidade

e com um custo cada vez menor. Este ltimo, por sua vez, determinante, pois

influencia diretamente no lucro e na receita de uma organizao (JUNIOR &

CARVALHO, 2010; RIBEIRO15, 2011).

Segundo Silva et al. (2006), a indstria txtil, ainda utiliza sistema de custeio

tradicional, como o custeio por absoro e possui um carncia em TI (Tecnologia da

Informao) o que dificulta a troca de informaes entre os setores e o

15

RIBEIRO, ALEXANDRE. Gesto da qualidade. 2011. Notas de aula.

29

gerenciamento das operaes, acarretando uma no contabilizao das perdas de

processo e com isto, o custo calculado incorretamente.

Segundo a INTELLIGENT ENERGY EUROPE (EMS-TEXTILE, 2005), os

maiores custos na indstria txtil so relativos aos materiais, mo de obra e

energia.

Os custos energticos variam entre os 8% em infra-estrutura de fiao (principalmente com eletricidade) e os 15% em operaes no tingimento e acabamento (principalmente despesas trmicas) (EMS-TEXTILE, p. 11 2005).

Como pode-se observar na figura 18 o setor txtil brasileiro representa 0,5% do

total consumido por outros setores industriais nacionais. Apesar de, nos ltimos

anos, o consumo de energia eltrica nos diferentes setores industriais brasileiros ter

variado, o setor txtil praticamente se manteve constante.

Figura 18 - consumo final de alguns setores (adaptado de Balano Energtico Nacional 2010).

2.5 Questes scio-ambientais e energticas

A energia em seu sentido amplo tem um papel essencial para a sociedade,

como um importante elemento para a incluso social, desenvolvimento sustentvel

e, consequente melhoria da qualidade de vida da populao. Sendo assim, o Plano

Nacional de Energia - PNE 2030 tem como objetivo definir diretrizes para a poltica

energtica brasileira, visando adoo de medidas scio ambientais dentro do

conceito do desenvolvimento.

O cenrio brasileiro aponta para um crescimento anual do consumo de energia

de 4,4%, tendo em vista que o pas o 9 maior produtor do mundo de energia

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Co

nsu

mo

(%

)

Perodo

Industrial Total

Txtil

30

eltrica (cerca de 403.000 GWh) e apresenta uma expectativa de aumento da

demanda em torno de 20% a cada 2 anos (LOBO, 2008).

Diante desse aumento no setor energtico, a necessidade por alternativas

tende a se tornar algo cada vez mais discutido, ganhando destaque no cenrio a

participao de medidas que apontem tanto para o lado ambiental, como para o lado

do ponto de vista energtico. Como exemplo, o biodiesel, que permite a reduo da

participao do petrleo e seus derivados como combustveis para a gerao de

energia eltrica, apontados como sendo prejudiciais ao meio ambiente.

2.5.1 Fontes renovveis

As fontes renovveis so aquelas que mesmo depois de utilizadas conseguem

se reconstituir seja atravs de tcnicas de conservao, ou espontaneamente. o

caso das energias solar, elica, biomassa e hidreltrica. J as no renovveis so

aquelas de recursos naturais finitos, como por exemplo, o carvo mineral, o prprio

petrleo, o gs natural, o urnio, entre outros (UFSM, 2011).

2.5.2 Fontes alternativas

As fontes alternativas so aquelas que participam da formao da demanda

energtica, de forma a auxiliar a matriz energtica vigente do pas, atravs de uma

energia sustentvel que se deriva do meio ambiente natural.

A energia alternativa obtida atravs de fontes que so essencialmente

inesgotveis como, por exemplo, energia elica, solar, geotrmica, biomassa, entre

outras.

2.5.3 Consumo Energtico

Para entendermos melhor o consumo energtico importante conhecer seu

funcionamento e algumas variveis que ajudam na mensurao deste setor.

Geralmente, o sistema eltrico composto pela gerao, transmisso, distribuio e

comercializao de energia eltrica, como mostra a figura 19.

31

Figura 19 - sistema eltrico brasileiro (ANEEL, 2011).

No Brasil, a fonte mais utilizada na gerao de energia eltrica a hidrulica,

haja visto as condies hidrogeogrficas serem extremamente favorveis (LEITE,

2006). A figura 20 mostra o percentual de gerao de energia eltrica, por fonte, no

segundo semestre de 2010.

Figura 20- gerao de energia eltrica (Adaptado de EPE - Boletim de Conjuntura, 2010).

Alm disso, tambm importante compreender algumas variveis que fazem

parte do cotidiano deste setor como:

Tenso eltrica: a ddp (diferena de potencial eltrico), medida em

Volts (V) e responsvel pela movimentao dos eltrons;

Corrente eltrica: provocada pela tenso eltrica, o movimento do

fluxo de eltrons por meio de condutores eltricos, medida em Ampre

(A).

Potncia eltrica: corresponde ao produto entre a tenso eltrica e a

corrente eltrica. a quantidade de energia eltrica por unidade de

89,1%

7,5% 3,2% 0,2%

Hidralica Tmica Nuclear Elica

32

tempo necessria para o funcionamento de um equipamento, medida

em kW (quilowatt).

J os principais indicadores de energia so: consumo, demanda e o fator de

carga.

O consumo, nada mais do que quantidade de energia eltrica medida em um

determinado tempo, expresso em kWh (quilowatt-hora). J a demanda a mdia da

energia eltrica em um intervalo de 15 minutos, sendo sua unidade de medida em

kW e faturada pelo maior valor medido durante o perodo de fornecimento. O fator

de carga, um indicador entre 0 a 1, expresso pela razo entre a demanda mdia e

a demanda mxima da unidade consumidora em um determinado intervalo de

tempo(JNIOR & VALDIR, 2003; ANEEL, 2005).

2.5.3.1 Conceitos bsicos sobre tarifa de energia eltrica

Segundo ANEEL (2005), os consumidores pagam pelo consumo de energia

eltrica por meio de uma empresa distribuidora de energia. O valor da conta

corresponde quantidade de energia consumida, no ms anterior, em kWh

multiplicado por um valor unitrio (tarifa), expresso em R$/kWh.

Esta tarifa estabelecida pela ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica),

que deve assegurar um valor justo para o consumidor, alm de garantir o equilbrio

econmico-financeiro da concessionria de distribuio para que esta possa

oferecer um servio de qualidade, confiabilidade e continuidade. De acordo com a

figura 21 a tarifa composta por trs custos: energia gerada, transmisso e

distribuio e os encargos.

Figura 21 - composio da tarifa de energia eltrica (Adaptado de ANEEL, 2011).

A tarifa dividida em (ANEEL, 2010):

33

Tarifa convencional: aplicada independentemente das horas

utilizadas do dia e do perodo do ano;

Tarifa horossazonal: caracterizada por tarifas diferenciadas de acordo

com o horrio, horas de utilizao por dia e perodo do ano. Ainda:

Horrio de ponta: perodo caracterizado por trs horas dirias

consecutivas que definida pela a distribuidora de acordo com a

curva de carga do seu sistema eltrico;

Horrio fora de ponta: o horrio referente s horas que no

correspondem ao horrio de ponta;

Perodo mido: referente aos meses de dezembro a abril do ano

seguinte. Composto por cinco ciclos de faturamento seguidos;

Perodo seco: referente aos meses de maio a novembro.

Composto por sete ciclos de faturamento seguidos;

Tarifa azul: uma tarifa diferenciada, de acordo com as horas

utilizadas no dia e os perodos do ano;

Tarifa verde: caracterizada por tarifas diferenciadas de

consumo de energia, de acordo com as horas utilizadas durante

o dia e os perodos do ano.

Os consumidores so tarifados de acordo com o consumo de energia eltrica e

maior demanda de potncia registrada ou contratada conforme os seguintes grupos

(JNIOR & VALDIR, 2003; ANEEL, 2010):

Grupo A: composto por unidades consumidoras de tenso igual ou

superior a 2,3 kV. So os consumidores de alta tenso;

Grupo B: composto por unidades consumidoras de tenso inferior a 2,3

kV; neste grupo encontram-se as classes residenciais, rurais,

iluminao pblica, entre outras. Geralmente as tenses mais

utilizadas so 220/127V e 380/220V;

34

2.5.3.2 Classes consumidoras de energia eltrica

Alm da classificao por tenso descrita anteriormente, existe a classificao

feita pelo setor econmico, sendo divididas em (ANEEL, 2005):

Residencial: so os consumidores de baixa renda;

Industrial: so aqueles que desenvolvem atividades industriais;

Comercial, servios e outras atividades: nesta classe encontram-se os

servios educacionais, de transportes, de telecomunicao, etc.;

Rural: atividades relacionadas agropecuria, cooperativa de

eletrificao rural, indstria rural, coletividade rural e servio pblico de

irrigao rural;

Poder pblico: se enquadram as atividades dos Poderes Pblicos

Federal, Estadual ou Distrital e Municipal;

Iluminao pblica: iluminao de ruas, praas, jardins, estradas e

outras reas de domnio pblico.

Servio Pblico: os servios referentes gua, esgoto e saneamento

bsico;

Consumo prprio: consumo de energia eltrica utilizada pela prpria

empresa de distribuio.

2.6 Parmetros eltricos

De acordo com o Dicionrio Escolar da Lngua Portuguesa (2010), o termo

parmetro corresponde a uma grandeza mensurvel que pode ser apresentada de

maneira simples com as principais carctersticas de um determinado grupo de dados

(ou grandezas) (BUENO, 1983).

Nos prximos subitens encontram-se descritas as principais grandezas

eltricas, bem como a gerao de corrente alternada, presente na maioria dos

equipamentos eltricos, o sistema trifsico e o princpio de medio de algumas

grandezas.

35

2.6.1 Gerao de corrente alternada

Antes de descrever sobre a gerao de corrente alternada, importante

compreender os diferentes tipos existentes. A figura 22 mostra um esquema dos

tipos de corrente eltrica.

Figura 22 - tipos de corrente eltrica (Adaptado de ALVES, 1999).

A corrente alternada (senoidal) aquela que alterna o sentido da corrente

eltrica no tempo e utilizada na maioria dos equipamentos eltricos. Ela possui

algumas caractersticas importantes tais como frequncia, amplitude e fase. A

corrente alternada apresenta algumas vantagens em relao corrente contnua,

tais como: a utilizao de sistemas mais simples, a possibilidade de mudana nos

valores das tenses alternadas nos transformadores, a facilidade de realizar

interconexes, ao melhor rendimento de motores de induo, entre outras. Por isto,

sua aplicao em redes de transmisso e distribuio de energia eltrica utilizada

em larga escala. No Brasil, os valores tpicos de tenso so 127 V, 220 V e 380V e a

frequncia de rede e transmisso de 60 Hz (UFSM, 2011; UERJ, 2002).

Geralmente, sua gerao se d atravs da transformao de energia mecncia

em energia eltrica. Como ocorre por exemplo nas hidreltricas, onde parte da gua

36

represada move uma turbina gerando a energia eltrica, conforme pode-se observar

na figura 23 (NATURESA, 2009).

Figura 23 - esquema de um gerador hidreltrico (http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-

ambiente-energia-hidrica/energia-hidreletrica-11.php).

Descoberta por Faraday, a induo eletromagntica o fenmeno que origina

a produo de fora eletromotriz (FEM) num meio ou corpo exposto a um campo

magntico varivel, ou num meio mvel exposto a um campo magntico esttico

(LUNAZZI, 2007, apud SILVA & BEGA, 2009). Posteriormente, Lenz verificou a

existncia de uma corrente eltrica devida FEM induzida que se ope a mudana

de fluxo de forma a manter o fluxo de uma corrente eltrica no mesmo sentido FCEM

(fora contra eletromotriz). A induo eletromagntica o princpio bsico dos

geradores, transformadores, motores eltricos, entre outros.

2.6.2 Sistema trifsico

O sistema trifsico utilizado tanto na gerao, como na transmisso, quanto

nos equipamentos industriais. constitudo pela associao de trs sistemas

monofsicos de tenses U1, U2 e U3, senoidais, que possuem uma defasagem de

120 entre elas, logo, um ciclo completo de 360, como mostra a figura 24

(MACEDO; WEG, 2011).

37

Figura 24 - esquema de defasagem entre as tenses (WEG, 2011).

2.6.3 Tringulo de potncia

A potncia responsvel pelo trabalho realizado por equipamentos, e pode ser

dividida em trs tipos: potncia ativa (P), reativa (Q) e aparente (S). A figura 25

representa atravs do tringulo de potncia as trs potncias descritas

(FERNANDES; GRIMONI; FAG, 2007).

Figura 25 - representao do tringulo de potncia (Adaptado de http://www.eletrica.info/fator-de-

potencia-o-que-e/).

Onde,

S (Va),potncia aparente;

Q (Var),potncia reativa;

P (W),potncia ativa;

, ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso;

38

2.6.3.1 Potncia Ativa

A potncia ativa aquela que efetivamente realiza trabalho, e medida em

kW. Atravs do tringulo de potncia podemos considerar a equao 4 (SCHARF &

LASKOSKI, 2008).

cos V cos (5)

Onde: P, potncia ativa;

S, potncia aparente;

V, tenso;

I, corrente.

,ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso.

2.6.3.2 Potncia Reativa

Medida em kVAr, a potncia reativa causada pela defasagem entre a

corrente e a tenso, geradas por equipamentos que possuem cargas indutivas ou

capacitivas. Este tipo de potncia no realiza trabalho e dada pela equao 5

(SILVA, 2009; INDECO, 2011).

sen V sen (6)

Onde:

Q, potncia reativa;

S,potncia aparente;

V, tenso;

I, corrente;

, ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso.

2.6.3.3 Potncia aparente

A potncia aparente a potncia total consumida, ou seja, aquela entregue

pela fonte de energia em um determinado intervalo de tempo a uma carga ou

consumidor, sendo sua unidade expressa em kVA. Nela esto contidas parte da

potncia ativa e parte da reativa. A equao 6 nos mostra como calcular a potncia

39

total (S), que o produto entre a tenso (V) e a corrente (I) (SILVA, 2009; SCHARF

& LASKOSKI, 2008).

V. ..........................................(7)

2.6.3.4 Fator de potncia

O fator de potncia um ndice que relaciona a potncia ativa e a aparente,

conforme apresentado na equao 7. Este ndice pode ir de 0 a 1, e quanto mais

prximo de 1, menor a energia reativa gerada pelo sistema (SILVA, 2009).

F

................................(8)

Onde:

F, fator de potncia;

P, potncia ativa;

S, potncia aparente;

ara ilva p. 16, 2009 chama-se fator de potncia o cosseno do ngulo de

defasagem entre a corrente e a tenso. A figura 26 mostra o ngulo de defasagem

entre a tenso e a corrente.

Figura 26 - defasagem da corrente em relao a tenso (SILVA, 2009).

Logo, o fator de potncia indicado por , onde o ngulo de defasagem

da tenso em relao corrente, a relao entre potncia real (ativa, P) e a

40

potncia aparente (S). Assim, pode-se dizer que a carga resistiva apresenta

, que para a carga indutiva, o cos est atrasado e que para a carga

capacitiva, o cos est adiantado A , 2010 .

A Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) estabeleceu que o fator de

potncia deve ser superior a 0,92 (capacitivo ou indutivo), valor este determinado

pelo Artigo n 95 da Resoluo ANEEL n414 de 09 de setembro de 2010, que pode

gerar multa pelo seu no cumprimento. Esta determinao ocorre porque um baixo

fator de potncia pode gerar, entre outras coisas: perdas de energia eltrica, queda

e flutuaes de tenso e reduo da vida til de alguns equipamentos. Tal

parmetro pode ser calculado pela equao 8 (INDECO, 2011).

F k h

k h2 kVArh2 ........................................................(9)

Onde, FP, fator de potncia;

kWh, potncia ativa horria;

kVArh, potncia aparente horria;

2.6.4 Transformador

Um transformador um dispositivo que transporta energia eltrica de um

circuito para outro, alm de poder modificar os nveis de tenso eltrica de uma

entrada chamada bobina primria para uma bobina secundria. Seu funcionamento

acontece atravs da induo eletromagntica, onde um circuito submetido a um

campo magntico varivel e produz uma FEM que proporcional a variao do fluxo

magntico e do nmero de voltas de fio (MINISTRIO DA MARINHA, 1970; SILVA,

2009).

Os transformadores podem ser do tipo: abaixador, elevador e de isolao. O

tipo abaixador responsvel pela diminuio da tenso no secundrio, logo diminui

a tenso de sada. J o elevador aumenta a tenso no secundrio (de sada). E o de

isolao responsvel por manter um valor fixo de tenso e corrente no secundrio

(SILVA, 2009).

41

2.6.4.1 Transformador de corrente

Os transformadores de correntes (TCs) possuem basicamente um ncleo de

ferro e os enrolamentos primrios e secundrios, como mostra figura 27. Este tipo

de transformador pode ser de medida ou de proteo (LIMA, 2009).

Figura 27 - esquema de um transformador com ncleo (CHAVES, 2008).

Nos transformadores de medidas, o ncleo feito de materiais de alta

permeabilidade magntica, para produzir uma pequena corrente e assim evitar

grandes perdas e erros.

2.6.5 Harmnicos

Para um bom funcionamento dos equipamentos eltricos as tenses devem ser

ondas senoidais perfeitas. Porm, na prtica isto pode no ocorrer devido s

distores que ocorrem nas tenses e correntes. Os principais distrbios que

envolvem os padres de qualidade de energia eltrica so causados por harmnicos

(FIGUEIREDO, 2006).

Os harmnicos, ou seja, as deformaes de onda podem ser expressas em

forma de harmnicos de tenso e corrente, causadas por sistemas no lineares.

Estes sistemas geram a forma de onda de corrente no senoidal causando o

surgimento de harmnicos de tenses, que pode resultar em um aumento de perdas

eltricas, reduo no desempenho de dispositivos eletrnicos e gerao de

aquecimento nos motores eltricos.

42

2.6.6 Processo de medio eltrica

A medio eltrica est dividida em trs conceitos bsicos: tenso, corrente e

harmnico, que sero apresentados a seguir atravs de seus respectivos

equipamentos ou sistemas de medio.

2.6.6.1 Voltmetro

O voltmetro um equipamento de medio de tenso (ddp) eltrica de um

circuito. Este equipamento constitudo de um galvanmetro (sensor) associado em

srie com um resistor (Rv) de valor conhecido (figura 28). Quanto maior o Rv utilizado

no voltmetro, maior ser a tenso medida.

Figura 28 - representao bsica de um voltmetro

(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf)

A tenso aplicada ao circuito dividida entre o resistor e o galvanmetro na

razo direta de suas resistncias, ou seja, a tenso aplicada aos terminais do

voltmetro apenas uma frao da tenso total aplicada, sendo convertido em

escala pelo galvanmetro que indicar o valor. A figura 29 um esquema de ligao

de um voltmetro ligado a um circuito.

Figura 29 - esquema de ligao de um voltmetro em um circuito

(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf).

2.6.6.2 Ampermetro

O ampermetro um equipamento de medio de corrente eltrica. Como o

voltmetro, este equipamento constitudo de um resistor (RA) de valor conhecido e

de um galvanmetro, porm o resistor est associado em paralelo, como mostra a

figura 30.

43

Figura 30 - esquema de um ampermetro (http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf)

A corrente atravessa a associao e se divide entre o resistor, conhecido como

shunt, e o galvanmetro. sta corrente apenas uma frao da corrente total

Como a corrente total proporcional, pode-se identific-la atravs da corrente que

atravessa o galvanmetro. A figura 31 um esquema de ligao de um ampermetro

ligado a um circuito.

Figura 31 - esquema de ligao de um ampermetro em um circuito.

(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf).

44

CAPTULO 3

Este captulo apresenta os materiais, equipamentos e mtodos utilizados para

a realizao deste trabalho.

3 Materiais e Mtodos

3.1 Materiais

Neste item esto descritos todos os materiais e produtos qumicos utilizados

nesta pesquisa, que foram fornecidos pela prpria instituio de ensino.

3.1.1 Substrato

O tecido utilizado para a realizao do beneficiamento primrio e secundrio foi

uma malha de algodo 100% com estrutura meia-malha.

Foi necessrio aproximadamente 20 kg de malha, a qual foi separada em

amostras de aproximadamente 5 kg. Posteriormente, estas amostras foram

beneficiadas 4 vezes para verificar a repetitividade, a fora a quantidade de tecido

necessrio para o processo de tingimento.

3.1.2 Cozinhamento e alvejamento simultneo

No processo de beneficiamento do tecido de malha para a verificao dos

parmetros de consumo eltricos foram utilizados os seguintes produtos qumicos

auxiliares:

Detergente (HITECH);

Hidrxido de Sdio (HITECH);

Perxido de Hidrognio (SUMATEX);

Estabilizador de Perxido (TIQ);

cido Actico (VETEC);

45

Alm disso, os seguintes materiais e equipamentos foram utilizados:

Bquer de plstico de 500 mL;

Bastes de plstico;

Jarra de plstico de 1000 mL;

Tesoura;

Balana BALMAK MP-10, Classe III (Linha Brasil), com preciso de 2g.

Todo o processo foi realizado no equipamento Jet IMATEC (overflow), sendo

desumidificado numa centrfuga industrial SUZUKI e secado numa secadora

industrial SUZUKI

3.1.3 Tingimento no laboratrio e na Planta Piloto de Inovao

Os produtos empregados na etapa de desenvolvimento laboratorial foram

Corante reativo Remazol BB (DYSTAR),

Sulfato de Sdio comercial (SUMATEX) ;

Carbonato de Sdio (SUMATEX);

Hidrxido de Sdio (Soda Custica) (HITECH);

Detergente (HITECH);

cido Actico (VETEC);

Os seguintes materiais e equipamentos:

Bquer de plstico de 500 mL;

Bastes de plstico;

Jarra de plstico de 1000 mL;

Tesoura;

Balana Analtica Denver Instrument APX-200, com preciso de 0,1

mg;

O processo em escala laboratorial foi todo realizado nos equipamentos da

KIMAK, Tubotest (RIL) e Infrared (PPI), enquanto em escala piloto foram utilizadas

as seguintes mquinas: jet (overflow da IMATEX), centrfuga (SUZUKI) e a secadora

(SUZUKI).

46

3.1.4 Equipamentos e software utilizados para anlises

Para a medio dos parmetros eltricos foi utilizado um medidor especfico

modelo CW240 (figura 32) da Yokogowa, equipamento do projeto SIMORAMACO.

Junto ao medidor, foi empregado um software denominado ToolBox240, utilizado

para exportao dos dados coletados nos equipamentos txteis e outro software

(AP240E) para algumas anlises destes parmetros, todos da Yokogowa.

Figura 32 - medidor CW240.

Para a plotagem dos grficos, foram utilizados o programa da Microsolft Office

Excel 2007 e o Origin 60.

J para as medies colorimtricas foi utilizado o espectrofotmetro da Minolta,

CM 3720d (figura 33), localizado no laboratrio de colorimetria da Rede Integrada

de Laboratrios (RIL) do SENAI/CETIQT. O software controlador do

espectrofotmetro empregado durante as medies colorimtricas foi o

SpectraMatch da Minolta.

Figura 33 - espectrofotmetro CM - 3720d da Minolta.

47

3.2 Procedimentos

Neste item esto descritos todos os procedimentos adotados para realizao

desta pesquisa, separados em suas respectivas etapas.

3.2.1 Cozinhamento e alvejamento simultneo

Realizou-se o beneficiamento primrio, com o objetivo de verificar o consumo

de energia eltrica nesta etapa do processo e com o intuito de deixar o tecido sem

impurezas e com um grau de brancura adequado para o tingimento.

rimeiro, foi necessrio instalar o equipamento de medio dos parmetros

eltricos (CW240) no overflow, para depois se ajustarem alguns fatores de acordo

com a funcionalidade da mquina txtil, como ar comprimido e gua. Em seguida,

acionou-se a vlvula de gua enchendo o volume de banho necessrio para se obter

uma relao de banho (RB) de 1:20. Ento, se colocou o tecido na mquina e

pesaram-se os produtos qumicos (detergente, hidrxido de sdio, perxido de

hidrognio e o estabilizador do perxido) que foram colocados em bqueres. Na

tabela 6 encontram-se as quantidades necessrias de cada produto.

Tabela 6 - quantidade de produtos qumicos utilizados no beneficiamento primrio

Produto Qumico Concentrao

Detergente 2mL/L

Hidrxido de sdio (Soda custica) 100% 10 g/L

Estabilizador de perxido 5 g/L

Perxido de hidrognio 200 vol 4vol/L

cido actico 0,5 mL/L

Iniciou-se o processo de beneficiamento do tecido de malha cru com os

respectivos produtos, nesta ordem: detergente, hidrxido de sdio, estabilizador de

perxido e 1/3 da quantidade prevista de perxido de hidrognio. A temperatura do

banho que inicialmente estava ambiente (em torno de 25C) foi elevada em um

gradiente de 4,5C/minuto. Ao chegar a 80C foi adicionada a segunda parte do

48

Perxido, estabilizando em 90C. Aps 25 minutos foi acrescentada a ltima parte

do Perxido. O processo foi mantido nestas condies por mais 50 minutos como

mostra a figura 34.

Figura 34 - processo de cozinhamento/alvejamento simultneo no overflow

Depois de descarregar o banho a uma temperatura de 50C, foi necessrio

fazer a lavagem do tecido para retirar os produtos indesejveis que nele

permanecem. Isto foi feito lavando-o a quente, em uma temperatura de 90C por 15

minutos. Posteriormente foi necessrio verificar o pH do tecido, que em todas as

ocasies encontrava-se alcalino, logo era necessrio lav-lo com cido actico por

15 minutos e enxagu-lo por mais 15 minutos com gua. Isto gerou um total de

cerca de 185 minutos, desde o incio do processamento at o ltimo enxgue. A

figura 35 mostra o tecido sendo processado no overflow.

49

Figura 35 - malha sendo processada no Overflow.

Alm disso, foi necessrio centrifugar (figura 36) e secar (figura 37) o tecido por

mais 50 minutos.

Figura 36 centrfuga.

50

Figura 37 - secadora.

3.2.2 Tingimento em escala laboratorial

Com o objetivo de avaliar o comportamento do corante durante a etapa de

tingimento foi utilizado o laboratrio de colorimetria da RIL, e posteriormente o

laboratrio de metrologia e controle de processos da PPI.

As anlises do processo de tingimento a 40C foram realizadas no laboratrio

de colorimetria da RIL. Antes de realizar o processo separou-se parte do tecido j

processado no cozinhamento/alvejamento simultneo, sendo necessrio cortar trs

amostras com 5,0 g cada numa relao de banho 1:20. A tabela 7 indica os produtos

utilizados e suas respectivas concentraes.

Tabela 7 - produtos e quantidades utilizadas no tingimento a 40C

Produtos Concentrao

Corante 1% spm

Sal (Sulfato de Sdio) 40 g/l

Carbonato de Sdio (Barrilha) 5 g/l

Hidrxido de Sdio (Soda Custica) 38B 1,4 ml/l

51

Em seguida, se separou as quantidades de cada produto colocando-os nos

tubos da Kimak tubotest: gua, sal e corante (ponto A do grfico da figura 38). Vale

lembrar que neste processo o corante foi colocado logo no incio por no sofrer

influncia em relao quantidade utilizada. Ao ligar a mquina programou-se a

temperatura para 30C de modo que aps 25 minutos de processo, a temperatura

pudesse subir at 40C em 20 minutos. Quando a temperatura chegou a 40C, foi

necessrio esperar 5 minutos para que houvesse a estabilizao da temperatura e

assim adicionou de uma s vez o lcali (barrilha mais Soda Custica), prosseguindo

com o tingimento por 70 min. A figura 38 mostra o processo do tingimento a 40C e

a figura 39 mostra a mquina de tingimento no laboratrio de colorimetria da RIL.

Figura 38 - processo de tingimento a 40C.

.

Figura 39 Kimak Tubotest no laboratrio de colorimetria.

52

Aps o fim do processo de tingimento o banho foi removido do Tubotest e

iniciou-se o processo de lavagem da amostra de tecido A tabela 8 indica as

quantidades de produtos utilizados. Adicionou-se 100 mL de gua respeitando a

relao de banho de 1:20. Depois de 10 min enxaguando, removeu-se novamente o

banho e adicionou-se a soluo de cido actico por 5 min. Aps remover a soluo

de cido actico, colocou-se uma soluo contendo detergente que ficou por mais

10 min a uma temperatura de 90C e por fim, foi realizado um novo enxgue por 10

min em temperatura ambiente.

Tabela 8 - produtos utilizados na lavagem aps o tingimento

Produto Concentrao

gua 1:20 Volume de banho

cido actico 1 ml/l

Detergente 2 g/l

gua 1:20 Volume de banho

Este mesmo processo foi realizado por trs vezes para cada temperatura, de

forma a aumentar a preciso das anlises.

A principal diferena entre os processos de tingimento encontra-se no

gradiente de temperatura: a 40C foi ajustado um gradiente de 0,5C/min; a 60C, de

1,5C/min e a 80C, de 2,5C/min. Com relao ao tempo de processo, a 40C o

tempo utilizado foi em 30 minutos do que os processos a 60C e 80C. Tambm

verificou-se diferena em algumas concentraes dos produtos qumicos, como

pode ser observado na tabela 9. Os processos a 60C (figura 41) e a 80C (figura

42) foram realizados no laboratrio de metrologia e controle de processo (na PPI)

utilizando a KIMAK Infrared. A figura 40 mostra a KIMAK Infrared.

53

Tabela 9 - produtos e concentraes do processo a 60C e a 80C

Produtos Processo a 60C Processo a 80C

Corante 1% spm 1% spm

Sal (Sulfato de Sdio) 40 g/l 40 g/l

Carbonato de Sdio (Barrilha) 5 g/l 5 g/l

Hidrxido de Sdio (Soda Custica)

38B

1,4 ml/l -

Figura 40 - kimakInfrared.

Figura 41 - processo de tingimento a 60C.

54

Figura 42 - processo de tingimento a 40C.

3.2.3 Tingimento em escala piloto

Aps realizar os ensaios de tingimentos no laboratrio e as medies

colorimtricas no espectrofotmetro, foram realizados os tingimentos no

equipamento piloto (overflow).

Para os tingimentos foram utilizados aproximadamente 2 kg de malha para

cada processo repetidos por 3 vezes em cada temperatura diferente.

rimeiro, foi necessrio instalar o equipamento de medio eltrica na

mquina txtil, como apresentado na figura 43. A seguir, abrem-se os registros de ar

comprimido e gua, aciona-se a vlvula de controle da mquina, pesam-se os

respectivos produtos qumicos a serem utilizados, assim como a malha propriamente

dita.

55

Figura 43 - ligao do medidor CW240 no painel de comando do overflow.

Aps ser ligado, o overflow repleto com gua de acordo com o volume de

banho e a quantidade de tecido. Este colocado dentro do overflow e assim se

iniciou o processo a uma temperatura de 30C, com a adio do sulfato (sal),

totalmente dissolvido. Aps 10 min, acrescentou-se o corante que tambm foi

devidamente solubilizado antes de entrar em contato com o banho contendo o tecido

e aps 15 minutos iniciou-se a subida da temperatura para 40C durante 20 min

Aps estabilizar por 5 min, adicionou-se a primeira parte do lcali (barrilha mais soda

custica) e aps 10 min acrescentou a ltima parte do lcali, prosseguindo o

tingimento por 70 min, como mostra a figura 44.

Figura 44 - tecido passando pelo interior do Overflow.

56

Depois de realizado o tingimento, foi retirado todo o banho da mquina e

novamente encheu-se com gua at o volume determinado, deixando-a em

funcionamento por mais 10 min.. Em seguida, foi preciso neutralizar o banho com o

tecido (com cido actico) durante 5 min. Logo depois foi necessrio elevar a

temperatura do banho de processo at 90C mantida por mais 10 min., para voltar a

resfriar o banho at 50C antes da descarga. Ao final, deve-se proceder ao enxg