universidade federal de ouro preto - 04 de julho de 2013‡Ão...fotografia da cabine de pintura...
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Universidade Federal de Ouro Preto
Programa de Pós-Graduação e
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental
Mestrado em Sustentabilidade Socioeconômica e
Ambiental
João Filomeno Pedro
ELABORAÇÃO DE LIGANTE PARA AREIA DE MACHARIA A PARTIR DE RESÍDUO DE TINTA EM PÓ, ORIUNDO DO PROCESSO DE PINTURA ELETROSTÁTICA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título: “Mestre em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental – Área de Concentração: Desenvolvimento Econômico, Social e Ambiental”.
Orientador: Prof. Dr. Cornélio de Freitas
Ouro Preto, MG
2013
ii
Catalogação: [email protected]
P372e Pedro, João Filomeno.
Elaboração de ligante para areia de macharia a partir de resíduo de tinta em pó, oriundo do processo de pintura eletrostática [manuscrito] / João Filomeno Pedro – 2013.
xv, 94f. : il. color.; graf.; tab. Orientador: Prof. Dr. Cornélio de Freitas Carvalho. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Instituto
de Ciências Exatas e Biológicas. Núcleo de Pesquisas e Pós-graduação em Recursos Hídricos. Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental.. Área de concentração: Desenvolvimento Econômico, Social e Ambiental.
1. Fundição - Resina - Ligante - Teses. 2. Fundição - Areia de mancharia - Teses. 3. Pintura eletrostática - Teses. I. Carvalho, Cornélio de Freitas.
iii
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por sempre mostrar que é possível realizar coisas boas e grandes.
À minha família que sempre me apoiou em todos os momentos, todos mesmos. Família
é assim, uma magia boa nos momentos certos e incertos.
Aos meus amigos que, cada um à sua maneira, ajudou a entender a importância de ser
um conjunto para lidar com as coisas que precisam ser tratadas dessa forma.
Ao professor orientador Dr. Cornélio pela inteligência, paciência e entendimento do
como lapidar, deixar em ponto para trilhar com segurança, qualidade, respeitando as
questões ambientais.
À Júlia Condé pela dedicação e importância que deu a esse projeto.
Aos colegas e professores do curso de mestrado que, contribuíram de forma
significativa, para que esse trabalho atingisse esse objetivo. Em especial, a um trio que
ficou composto por quatro.
Ao Diretor superintendente da Metform José Eugênio pela compreensão e incentivo.
Aos meus amigos da Metform pelo apoio, desde o início.
Aos amigos Alessandra Tambelli, Christian Hainfellner e Edson Capassi (Akzo Nobel),
Enéas Lopes, Valdomiro Rampini (Flex Tintas), Julio Correa (Epristintas), Henry
Cantarino (Isocoat) e Paulo César Camilo (Hi-Tec) pela dedicação em ajudar.
Aos amigos Fernando Godinho, e Fabiano Godinho que com sua equipe abriu as portas
da Nemak para iniciarmos os primeiros testes.
Aos recentes amigos da Cidade de Cláudio, Osvaldo batista, o Formigão (Indústria
Molding de Macharia), Claudinei, o Nei (Fundição São Miguel), também Ivaldir e
Emílio Augusto (Senai) que, simplesmente doaram uma grande parte de tempo e espaço
para me eu aprendesse como funciona o processo de produção de machos para a
fundição.
À grandiosa Universidade de Ouro Preto por acreditar que vale a pena fazer parcerias e
investir também em projetos ambientais.
v
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... ix
LISTA DE TABELAS.............................................................................................. xii
LISTA DE TABELAS.............................................................................................. xii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS. ...................................... xiii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS. ...................................... xiii
RESUMO ................................................................................................................ xiv
ABSTRACT ..............................................................................................................xv
CAPÍTULO 1 ............................................................................................................. 1
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
1.1. OBJETIVO ........................................................................................................... 4
1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO ..................................................................................... 4
CAPÍTULO 2 ............................................................................................................. 5
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 5
2.1. OS TIPOS DE TINTAS EM PÓ UTILIZADOS NOS PROCESSOS DE
APLICAÇÕES DE PINTURA ELETROSTÁTICA ..................................................... 8
2.2. CARACTERÍSTICAS DE CONTROLES PARA APLICAÇÃO DA TINTA EM
PÓ ............................................................................................................................... 9
2.2.1. Rendimento da Tinta .......................................................................................... 9
2.2.2. Distribuição Granulométrica ..............................................................................10
2.3. O PROCESSO DE APLICAÇÃO DA TINTA EM PÓ .........................................11
2.4. CARACTERIZAÇÃO DOS PROCESSOS DE PINTURA ELETROSTÁTICA ...12
2.4.1. Segmentos de Pinturas .......................................................................................12
2.4.2. Processo Automatizado de Pintura .....................................................................13
2.4.3. Processo Manual de Pintura ...............................................................................17
2.5. A DESTINAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA......................................................21
2.6. O PROCESSO DE FUNDIÇÃO ..........................................................................22
vi
2.7. O PROCESSO DE MACHARIA .........................................................................24
CAPÍTULO 3 ............................................................................................................27
3. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................27
3.1. CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA EM PÓ ..................................27
3.1.1. Classificação do resíduo de acordo com a NBR 10.004 (ABNT, 2004). .............27
3.1.2. Análise termogravimétrica (TG) do resíduo da tinta em pó. ...............................27
3.2. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AREIA, DA TINTA EM PÓ PARA
PINTURA ELETROSTÁTICA E DO RESÍDUO DA TINTA PELO MÉTODO DE
PENEIRAMENTO. ....................................................................................................28
3.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A LASER DA TINTA EM PÓ, DO RESÍDUO
DA TINTA E DO RESÍDUO TRITURADO DESSA TINTA .....................................29
3.4. TESTES DE SOLUBILIDADE ............................................................................30
3.5. TESTES DE PRENSAGEM.................................................................................30
3.6. PRIMEIRA ETAPA - FABRICAÇÃO DOS MACHOS EM LABORATÓRIO
PARA PROCESSO DE FUNDIÇÃO ..........................................................................31
3.7. SEGUNDA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA
INDÚSTRIA DE MACHARIA - CIDADE DE CLÁUDIO.........................................34
3.7.1. Primeiro teste - Mistura entre areia e resíduo de tinta em pó (10% sobre a areia)35
3.7.2. Segundo teste - Mistura entre areia e resíduo de tinta em pó (5% sobre a areia) .36
3.7.2. Terceiro teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (5% sobre a areia) e
adição de água.............................................................................................................36
3.8. TERCEIRA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA
OFICINA - CIDADE DE BETIM ...............................................................................36
3.8.1. Primeiro teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (1,0% sobre a areia) e
adição de água.............................................................................................................36
3.8.2. Segundo teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (0,5% sobre a areia) e
adição de água.............................................................................................................37
vii
3.9. QUARTA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA
INDÚSTRIA DE MACHARIA - CIDADE DE CLÁUDIO.........................................37
3.9.1. Primeiro teste entre areia, resíduo de tinta em pó (1,0% sobre a areia) e adição de
água. ...........................................................................................................................37
3.9.2. Segundo teste entre areia, resíduo de tinta em pó (0,5% sobre a areia) e adição de
água. ...........................................................................................................................37
3.10. TESTE COM OS MACHOS NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO .......................38
CAPÍTULO 4 ............................................................................................................48
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .........................................................................48
4.1. CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA ...............................................48
4.1.1. Classificação do resíduo de acordo com a NBR 10.004 .....................................48
4.1.2. TG (análise termogravimétrica) do resíduo da tinta em pó .................................48
4.2. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AREIA, DA TINTA EM PÓ PARA
PINTURA ELETROSTÁTICA E DO RESÍDUO DE TINTA PELO MÉTODO DE
PENEIRAMENTO .....................................................................................................49
4.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A LASER DA TINTA EM PÓ, DO RESÍDUO
DA TINTA E DO RESÍDUO TRITURADO DESSA TINTA .....................................53
4.4. TESTES DE SOLUBILIDADE ............................................................................56
4.5. TESTES DE PRENSAGEM.................................................................................57
4.6. PRIMEIRA ETAPA - FABRICAÇÃO DOS MACHOS EM LABORATÓRIO
PARA PROCESSO DE FUNDIÇÃO ..........................................................................58
4.7. SEGUNDA ETAPA (TESTES NA FÁBRICA DE MACHOS – CIDADE DE
CLÁUDIO). ................................................................................................................60
4.7.1. Primeiro Teste entre Areia e Resíduo de Tinta em pó (10% sobre a areia) .........60
4.7.2. Segundo Teste entre Areia e Resíduo de Tinta em Pó (5% sobre a areia). ..........61
4.7.3. Terceiro Teste entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (5% sobre a areia) e Adição
de Água. .....................................................................................................................62
4.8 TERCEIRA ETAPA (TESTES NA OFICINA - CIDADE DE BETIM) ................63
viii
4.8.1. Primeiro Teste entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (0,5% e 1,0% sobre a areia) e
Adição de Água. .........................................................................................................63
4.9 QUARTA ETAPA (TESTES NA FÁBRICA DE MACHOS – CIDADE DE
CLÁUDIO) .................................................................................................................65
4.9.1. Primeiro e Segundo Testes entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (0,5 e 1,0% sobre
a areia) e Adição de Água. ..........................................................................................65
4.9.2. Teste com os machos na Indústria de Fundição ..................................................66
CAPÍTULO 5 ............................................................................................................69
5. COMPARAÇÃO DE CUSTOS ENTRE OS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
DOS MACHOS COM AREIA SHELL MAR 6 (3% DE RESINA FENÓLICA) E
AREIA COM RESÍDUO DE TINTA EM PÓ. ........................................................69
5.1. GERENCIAMENTO DO PROCESSO DE PINTURA .........................................69
5.1.1. Custo Comparativo dos Processos para a Produção de machos. .........................70
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ......................77
6.1. CONCLUSÕES ...................................................................................................77
6.2. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................77
7. REFERÊNCIAS ....................................................................................................78
ANEXOS ...................................................................................................................82
ANEXO A - Relatório de classificação do resíduo de tinta em pó conforme ABNT
NBR 10004:2004 ........................................................................................................82
ANEXO B - Empreendedores que utilizam a tinta em pó nos processos eletrostáticos 91
ANEXO C - Relatório de análises calorimétricas do resíduo de tinta em pó. ...............95
ix
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1.: Esquema para pintura em leito fluidizado (SILVA, 2009). ....................... 6
Figura 2.2.: Esquema para pintura em leito fluidizado eletrostático (EPRISTINTAS/
SILVA, 2009). ............................................................................................................. 6
Figura 2.3.: Esquema de pintura pelo processo de pulverização eletrostática pelo efeito
Corona (SILVA, 2009)................................................................................................. 7
Figura 2.4.: Esquema de pintura pelo efeito Tribo (SILVA, 2009). ............................. 8
Figura 2.5.: Estratificação típica dos elementos da tinta em pó (SILVA, 2009). .......... 9
Figura 2.6.: Relação entre o tamanho das partículas e a espessura do revestimento
orgânico (AKZO NOBEL, 1999). ...............................................................................10
Figura 2.7.: Fluxograma de um processo típico de pintura eletrostática a pó, destacando
as caixas coloridas como etapas potenciais que geram os resíduos de tinta em pó. .......12
Figura 2.8.: Fotografia de um conjunto de pistolas de pintura operadas por robôs, na
aplicação da tinta dispostas em cabine de pintura automatizada (processo otimizado)
(Acervo do autor). .......................................................................................................13
Figura 2.9.: Fotografia das aberturas na cabine de pintura para captação do pó fino
flutuante com destino ao ciclone para a filtragem e separação. (Acervo do autor). .......15
Figura 2.10.: Esquema de um processo de pintura com recuperação da tinta e separação
do resíduo através de um modelo de ciclone (AKZO NOBEL, 1999). .........................16
Figura 2.11.: Fotografia da visão panorâmica externa de um sistema de captação e
separação do pó de tinta (Ciclone). (Acervo do autor). ................................................16
Figura 2.12.: Fotografia da vista panorâmica de um processo de pintura sendo operado
de forma manual. (Acervo do autor). ...........................................................................17
Figura 2.13.: Fotografia da cabine de pintura equipada com sistema de exaustão
conectada a um tubo para conduzir o pó até os filtros de mangas. (Acervo do autor). ..18
Figura 2.14.: Fotografia do Sistema de coleta de pó de tinta equipado com filtros de
mangas e balde coletor. (Acervo do autor)...................................................................19
Figura 2.15.: Fluxograma da interação entre os processos de fundição, o preparo da
Caixa de Moldação e Macharia. (Acervo do autor). ....................................................... i
x
Figura 3.1.: Fotografia da anilha de ferro fundido contendo o furo moldado pelo macho
já com a barra de sustentação introduzida. (Acervo do autor). .....................................35
Figura 3.2.: Fotografia de uma visão ampla do misturador de areia de moldação
(Acervo do autor). .......................................................................................................39
Figura 3.3.: Visão interna do misturador detalhando as mós que homogeneízam os
componentes da mistura para obtenção da areia de moldação. (Acervo do autor).........40
Figura 3.4.: Fotografia da parte inferior da caixa de moldação instalada no piso, em
ponto para receber o molde padrão dos cadeados. (Acervo do autor). ..........................40
Figura 3.5.: Fotografia da parte superior caixa de moldação instalada sobre a parte
inferior contendo o molde dos seis cadeados, pronta para receber a areia de moldação.
(Acervo do autor). .......................................................................................................41
Figura 3.6.: Fotografia do operador de fundição completando a caixa de moldação com
a “areia verde”, instalando o canal para o vazamento do metal fundido, através de uma
peça ............................................................................................................................42
Figura 3.7.: Fotografia do operador de fundição abrindo a caixa de moldação para
retirar o molde padrão dos cadeados e inspecionar o acabamento. (Acervo do autor). ..42
Figura 3.8.: Fotografia da instalação dos machos com concentração de 0,5% na parte
superior da caixa de moldação e 1,0% na parte inferior. (Acervo do autor). .................43
Figura 3.9.: Fotografia da caixa de moldagem fechada e pronta para receber o ferro
fundido. (Acervo do autor). .........................................................................................44
Figura 3.10.: Fotografia dos operadores de fundição fazendo as últimas inspeções no
ferro fundido para executarem o processo de fundição. (Acervo do autor). ..................44
Figura 3.11.: Fotografia do instante em que o metal líquido é derramado através do
canal de vazamento para fabricar os cadeados. (Acervo do autor). ...............................45
Figura 3.12.: Fotografia da caixa de moldação preenchida com o ferro fundido
aguardando o seu esfriamento e estabilidade para a retirada dos cadeados fabricados.
(Acervo do autor). .......................................................................................................46
Figura 3.13.: Fotografia do início de desmontagem da caixa de moldação. (Acervo do
autor). .........................................................................................................................46
xi
Figura 3.14.: Fotografia da desmontagem da caixa de moldação, e retirada dos
cadeados (Acervo do autor). ........................................................................................47
Figura 3.15.: Fotografia da vista detalhada da cavidade proporcionada pela inserção do
macho na caixa de moldação. (Acervo do autor). ........................................................47
Figura 4.1.: Gráfico demonstrativo da perda de massa do resíduo de tinta em função do
aumento de temperatura. .............................................................................................48
Figura 4.2.: Gráficos dos testes de análise granulométrica a laser da tinta em pó virgem
...................................................................................................................................54
Figura 4.3.: Gráficos dos testes de análise granulométrica a laser dos resíduos de tinta
virgem (A e B) e do resíduo (A e B) triturado..............................................................55
Figura 4.4.: Fotografia da bancada contendo o ferramental e os resíduos da mistura
utilizada na tentativa de se produzir os machos. (Acervo do autor). .............................60
Figura 4.5.: Fotografia da visão panorâmica da bancada contendo o ferramental aberto
com dois machos a serem extraídos em uma de suas partes e um macho já extraído.
(Acervo do autor). .......................................................................................................61
Figura 4.6.: Fotografia de dois machos produzidos a partir da concentração de resíduos
a 5% (aparência heterogênea - areia e o resíduo de tinta em pó). (Acervo do autor). ....62
Figura 4.7.: Fotografia da extração dos machos que se apresentaram com alta
resistência mecânica, (quebrado com um martelo) o que poderia comprometer a
colapsibilidade na fundição. (Acervo do autor). ...........................................................63
Figura 4.8.: Fotografia de um exemplar de macho com concentração de 1,0% (utilizado
na fabricação de anilhas, para exercícios de musculação). (Acervo do autor). ..............64
Figura 4.9.: Descrição do fluxo de um processo de macharia. (Acervo do autor). .......65
Figura 4.10.: Fotografia dos machos produzidos com concentrações de 0,5 e 1,0%
(destinados à fundição de cadeados para portas de enrolar). (Acervo do autor). ...........66
Figura 4.11.: Fotografia de uma porção de areia livre dos ligantes do resíduo da tinta
em pó, disposta no piso, que saíram dos cadeados. (Acervo do autor). .........................67
xii
LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1.: Faixa de granulometria com areia de macharia com duração de 15 minutos
no peneirador. .............................................................................................................49
Tabela 4.2.: Faixa de granulometria com areia de macharia com duração de 15 minutos
no peneirador. .............................................................................................................50
Tabela 4.3.: Peneiramentos com 10,00g de tinta em pó com duração de 5 minutos no
agitador. ......................................................................................................................52
Tabela 4.4.: Peneiramentos com 10,00g de resíduo de tinta com duração de 5 minutos
no agitador. .................................................................................................................53
Tabela 5.1.: Opção de se realizar o transporte da “areia Shell” em caminhão truck com
capacidade de 14 toneladas. ........................................................................................71
Tabela 5.2.: Opção de se realizar o transporte da mistura da areia com resina em
caminhão truck com capacidade de 26 toneladas. ........................................................71
Tabela 5.3.: Opção de se adquirir 14 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(70kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio. ........................................72
Tabela 5.4.: Opção de se adquirir 26 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(130kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio........................................73
Tabela 5.5.: Opção de se adquirir 14 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(140kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio........................................73
Tabela 5.6.: Opção de se adquirir 26 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(260kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio........................................74
xiii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS.
ABIFA – Associação Brasileira das Indústrias de Fundição;
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas;
AFS – American Foundry Society;
CEMP – Comissão de estudos de matérias-primas;
CERH – Conselho Estadual de Recursos Hídricos;
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente;
COPAM – Conselho Estadual de Política Ambiental;
EPI – Equipamento de proteção individual;
GLP – Gás liquefeito de petróleo;
MG – Minas Gerais;
NBR – Normas Brasileiras Regulamentadoras;
ISO – Internacional Standardization Organization;
SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial;
PE – Peso específico, fornecido pelo fabricante (g/cm3);
PCI – Poder calorífico inferior;
Q.S.P. – Quantidade suficiente para.
xiv
RESUMO
Os ligantes mais utilizados pelas empresas que produzem os machos para os processos
de fundições são, em sua maioria, à base de resina fenólica. Esse tipo de resina
proporciona a qualidade exigida nas peças produzidas, porém, custa um preço
significativo em relação à qualidade no sistema produtivo, às questões de segurança do
trabalho e também causa um impacto negativo ao meio ambiente.
Com intuito de estabelecer uma alternativa mais sustentável que atenda à qualidade,
segurança no trabalho e seja menos nociva ao meio ambiente, foram realizados testes
com resíduos de tintas em pó, sobra dos processos de pintura eletrostática. Esses
resíduos contêm em sua formulação mais de 40% de resina poliéster que quando
submetida à temperatura adequada, os tornam muito valiosos na função de ligantes de
grãos de areia para se produzir os machos. Os resultados desses testes demonstraram
que é possível substituir a resina fenólica nos processos de fabricação de machos pelo
resíduo de tinta em pó.
As características do processo de fabricação dos machos com o resíduo de tinta em pó
são diferentes dos processos em que se utiliza a resina fenólica. Por exemplo, o tempo
de retirada dos machos dos ferramentais é maior, porém, a relação custo-benefício é
favorável, além de proteger o trabalhador e não agredir o meio ambiente.
xv
ABSTRACT
The most common binders used in foundry processes are based on phenolic resins.
Although this type of resin provides the required quality of the produced parts, it has a
significant high cost in terms of production efficiency, work safety and environmental
impact. In order to establish a more sustainable alternative taking production efficiency,
work safety and lower environmental impact into account, a series of tests was
performed with waste powder paint, from electrostatic painting processes. These
residues contain more than 40 % weight of polyester resin and, once subjected to the
appropriate temperature, become very valuable as binders for sand grains to produce
cores. The results indicated that it is possible to replace the phenolic resin with residues
of powder paint in the manufacturing processes of cores in foundry companies. The
manufacturing process using powder paint waste is quite different from that using
phenolic resin. For example, the interval for core removal from the assembly is longer,
but the cost-to-benefit ratio is favorable, apart from protecting the worker and causing
less harm to the environment.
1
CAPÍTULO 1
1. INTRODUÇÃO
A maioria dos segmentos industriais utiliza, direta ou indiretamente, tintas para diversas
finalidades, podendo ser decorativas ou funcionais como, por exemplo, as tintas
anticorrosivas. As opções de tintas disponíveis são diversas, podendo se apresentar na
forma líquida ou em pó. As tintas em pó são recomendadas quando se quer um
revestimento orgânico com mais resistência e durabilidade.
A aplicação das tintas em pó comumente é realizada num processo chamado de Pintura
Eletrostática a Pó. Esse processo, apesar de todo cuidado existente na preparação de
equipamentos, máquinas, matéria-prima (tinta em pó) e treinamento das pessoas
envolvidas, gera resíduos, como os papéis e plásticos das embalagens das tintas que
alimentam o processo de pintura e filtros. Além do elevado uso de EPI’s (equipamento de
proteção individual: máscaras respiratórias, protetores auriculares, luvas, botas e as
vestimentas de uso dos operadores desse processo) e da sobra de tinta em pó (resíduo de
tinta).
Segundo BRANDÃO (2011), em todas as áreas de atividades humanas, são gerados
resíduos de acordo com os métodos de produção e práticas de consumo, apresentando
variação quanto à composição e volume. Os resíduos perigosos são particularmente
importantes, pois, quando incorretamente gerenciados, podem causar danos à saúde
humana e ao meio ambiente.
A quantidade de resíduos de tinta em pó é gerada nesses processos em função de muitos
fatores que vão desde a tecnologia utilizada no processo, a geometria das peças que estão
sendo pintadas, até o tipo de tinta que foi empregada para a pintura.
2
Não é possível determinar com precisão a quantidade de resíduos de tinta em pó que é
gerada pelas indústrias. Através de entrevistas com fornecedores de tintas e gerenciadores
de alguns processos de pintura eletrostática verificou-se que seja em torno de 2 a 30%.
Para discutir a sustentabilidade em qualquer âmbito da indústria, é preciso discutir
inclusive o gerenciamento de diretrizes que atuam ou deveriam atuar na minimização da
geração de resíduos nos diversos processos industriais. Gerar resíduos pode diminuir o
lucro do empreendedor em todos os aspectos, seja em não aproveitar a totalidade do que
foi gasto com insumos/matérias-primas ou na atividade de destinação correta desses
resíduos, o que tem um custo significativo, principalmente se o resíduo for perigoso e se
essa destinação for incorreta, fora dos padrões das legislações ambientais.
A recém-estabelecida Política Nacional de Resíduos Sólidos (BRASIL, 2010) determina
que nessa sistemática de gerenciamento dos resíduos sólidos, o gerador deve
prioritariamente não gerar os resíduos, mas se, todavia, isso for inevitável, deve haver a
preocupação de reduzir, reutilizar, tratar os resíduos e dispô-los de forma ambientalmente
adequada. Essa preocupação se dá porque segundo a Resolução Normativa CONAMA nº
001 (1986), se isso não for cumprido, provocaria alterações no meio ambiente, causando
impacto ambiental adverso, comprometendo a saúde, segurança e o bem estar da população
e também as atividades sócio econômicas, a biota, as condições estéticas e sanitárias do
meio ambiente, bem como a quantidade dos recursos ambientais.
As destinações mais utilizadas para os resíduos de tinta em pó são o co-processamento e o
aterro industrial, existindo outras formas de destinações como os processos de “bota-fora”,
em aterros não controlados, que não são aceitas pelas leis ambientais, e nem tampouco pelo
bem estar coletivo de uma sociedade organizada porque poluem as áreas lotadas com esse
resíduo.
Em contrapartida, é constatado que esse resíduo não pode ser aplicado em sua
totalidade. Como a tinta para a pintura eletrostática é constituída de grãos com uma faixa
granulométrica específica, durante o processo da pintura são gerados grãos de menor
3
granulometria que não aderem à superfície. Este se torna um resíduo, sem ter alteração
das propriedades químicas.
Segundo CAMARGO (2002), existem dois tipos principais de tintas em pó, as
termoplásticas e termorrígidas, sendo que as termoplásticas não sofrem nenhuma
transformação química durante a sua secagem, permanecendo o revestimento com a
mesma estrutura específica da fase da aplicação. Já a termorrígida, são mais comuns e
caracteriza-se pela ocorrência de reações químicas irreversíveis durante a sua cura, onde a
resina passa de uma estrutura linear para uma estrutura tridimensional, com alta resistência
a solvente e excelente aderência.
As areias de fundições são definidas como um insumo constituído de areia-base,
aglomerante, agente de cura e aditivos, utilizados para a confecção de moldes e machos,
devendo copiar ao máximo as formas do ferramental (modelo, caixa de macho) e resistir
aos esforços do metal líquido quando do vazamento e durante a solidificação da peça
(FERNANDES, 2001).
No processo de fabricação dos machos são utilizados alguns tipos de resinas que
funcionam para ligar os grãos de areias como as resinas furânicas, fenólicas, uréia-
formaldeído e acrílicas. Esses constituintes orgânicos são chamados nas fundições como
ligantes da areia.
Esse comportamento da tinta termorrígida foi aproveitado para estudos, com o intuito de se
pesquisar uma alternativa para ligar grãos de areias de fundições na produção de machos,
utilizados nesses processos, substituindo totalmente as resinas comumente utilizadas com
esse fim.
A proposta dessa pesquisa é a de substituir totalmente essas resinas pela resina poliéster, o
maior componente do resíduo da tinta em pó, gerado em processos de pinturas por
aplicação eletrostática, que por serem resíduos de processo não teriam preços
significativamente altos. Pela característica da própria resina poliéster de curar
4
rapidamente, dispensa-se o uso de catalisadores na mistura com areia para produzir os
machos, destinados aos processos de fundição ferrosa, o que tornaria o custo desse
processo mais barato.
1.1. OBJETIVO
Este trabalho tem como objetivo estabelecer uma alternativa de destinação de resíduos de
tintas em pó gerados no processo eletrostático de pintura, substituindo a resina fenólica,
que é uma matéria-prima tóxica utilizada no processo de fundição para fabricação de
machos.
1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO
Demonstrar que o resíduo da tinta em pó pode ser utilizado como ligante da areia de sílica
na produção de machos, utilizados no processo de fundição dos ferrosos.
5
CAPÍTULO 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O relatório de Brundtland, COMUM (1991) define que “o desenvolvimento sustentável é
aquele que atende às necessidades do presente sem comprometer a possibilidade de as
gerações futuras atenderem a suas próprias necessidades”.
A preocupação em discutir alternativas para desenvolver processos, produtos, serviços e,
mais importante, incutir a conscientização de viver num mundo melhor e sustentável, já foi
observada nos processos de pintura industrial pela preocupação de se ter alternativas para
combater o efeito poluente dos solventes das tintas líquidas. A alternativa aceitável foi a de
investir em pesquisas para produzir tintas em pó, as quais não utilizariam nenhum tipo de
solvente. Assim, foi desenvolvido na Europa, no início dos anos 50, em resposta às
pressões ambientais e impulsionado por vários mercados importantes, o revestimento
orgânico em pó que seria a proposta para substituir a tinta líquida como avanço de
tecnologia de aplicação e acabamento. Erwin Gemmer, cientista alemão, foi o primeiro a
desenvolver o conceito de aplicação de um polímero orgânico na forma de tinta em pó
(LANGE, 2004).
A pintura com essa tinta era realizada através do processo conhecido como Leito
Fluidizado, que consistia no aquecimento do substrato a ser pintado à temperatura pouco
superior a 110°C e imersão em um recipiente apropriado, contendo a tinta pulverizada,
mantida fluidizada (em suspensão) através de uma placa difusora por uma corrente de ar, e
em alguns casos em que a polimerização (cura) não ocorresse de forma completa, a peça
era encaminhada à estufa para se completar a cura, conforme a figura 2.1. (SILVA, 2009).
6
Figura 2.1.: Esquema para pintura em leito fluidizado (SILVA, 2009).
Já no processo de pintura pelo sistema de Leito Fluidizado Eletrostático, o substrato a ser
pintado não é aquecido, porém, a placa difusora é equipada com eletrodos, com tensões
variando de 70 a 90kV, que carregam eletricamente o pó da tinta fluidizado. O substrato
fica aterrado e imerso no leito fluidizado, atraindo as partículas negativas do pó da tinta,
que se depositam na superfície da peça a ser pintada, que em seguida é conduzida até a
estufa de polimerização, conforme a figura 2.2. (EPRISTINTAS/SILVA, 2009).
Figura 2.2.: Esquema para pintura em leito fluidizado eletrostático (EPRISTINTAS/ SILVA, 2009).
7
Após a evolução dos processos de pintura a pó, o que se tem atualmente é o processo de
pulverização eletrostática, que consiste no acondicionamento da tinta em pó em um
reservatório apropriado (fluidizado com ar comprimido), para ser captada até as pistolas de
aplicações. Esse tipo de aplicação é denominado efeito Corona. Nesse sistema de pintura, a
pistola possui na sua saída um eletrodo de descarga que proporciona partículas negativas
no pó de tinta. O objetivo dessa ação é a de se promover o mecanismo de atração, porque
essas partículas de tintas carregadas com as cargas negativas serão aplicadas nas peças
aterradas que estão com cargas positivas, assim acontece a atração eletrostática, conforme
a figura 2.3. (SILVA, 2009).
Figura 2.3.: Esquema de pintura pelo processo de pulverização eletrostática pelo efeito Corona (SILVA, 2009).
A pulverização eletrostática também pode ser aplicada pelo processo conhecido como
efeito Tribo, em que o carregamento das partículas da tinta se dá pelo atrito do pó com o
corpo da pistola, conforme mostrado na figura 2.4. Não se forma o campo elétrico entre a
pistola e a peça a ser pintada como no sistema Corona. Segundo SILVA (2009) esse
processo de pintura não é adequado para grandes áreas, devido à baixa vazão de pó e
também porque o seu processo de eletrização depende do tipo de tinta (considerado melhor
para as tintas epóxi).
8
Figura 2.4.: Esquema de pintura pelo efeito Tribo (SILVA, 2009).
2.1. OS TIPOS DE TINTAS EM PÓ UTILIZADOS NOS PROCESSOS DE
APLICAÇÕES DE PINTURA ELETROSTÁTICA
Todos os processos citados no item anterior utilizam tinta em pó, que são revestimentos
secos, totalmente isentos de solventes, sendo uma mistura homogênea de componentes
sólidos, moídos em partículas finas, estando à base de resinas termorrígidas ou
termoplásticas, pigmentos, cargas e aditivos, (CAMARGO, 2002).
Essa pesquisa trabalhou somente com a tinta que possui em sua composição básica, a
resina termorrígida ou também conhecida por resina termofixa que, ainda segundo
CAMARGO (2002), são misturas químicas e fisicamente estáveis à temperatura ambiente,
constituídas de uma resina, um agente de cura e frequentemente um catalisador, pigmento
e aditivos. Ela pode ser classificada de acordo com a resina base de sua composição, sendo
esta do tipo epóxi, poliéster, híbrida (epóxi+poliéster), poliuretano e acrílico.
A figura 2.5. SILVA (2009) estratifica o percentual dos elementos mais importantes que
compõem esse tipo de tinta em pó.
9
Figura 2.5.: Estratificação típica dos elementos da tinta em pó (SILVA, 2009).
Segundo o Complete Guide to Powder Coatings (AKZO NOBEL, 1999), para essas tintas,
uma vez que ocorreu a reação química (polimerização ou cura) em estufa com
temperaturas acima de 50ºC, o filme de revestimento em pó não pode fundir novamente.
Ainda segundo CAMARGO (2002), a composição dos sistemas das tintas em pó mais
usual apresenta uma formulação típica que contém de 50% a 65% de veículo (resina mais
agente de cura) 33 a 46% de pigmentos e cargas e 2% a 45% do agente nivelante e outros
aditivos.
2.2. CARACTERÍSTICAS DE CONTROLES PARA APLICAÇÃO DA TINTA EM PÓ
2.2.1. Rendimento da Tinta
Uma atividade importante no processo de pintura é a de monitorar o desempenho do
rendimento da tinta aplicada. A importância desse controle é que um baixo desempenho no
rendimento da tinta pode contribuir significativamente no aumento de seu resíduo, uma vez
10
que, o rendimento da tinta é a resultante da quantidade de pó utilizada para se pintar certa
área de uma peça.
2.2.2. Distribuição Granulométrica
É um dos itens de controle mais importante na qualidade da tinta. A relação entre a
distribuição granulométrica da tinta em pó e a formação do filme de revestimento deve ser
meticulosa, porque é responsável pela geração de diferentes tipos de acabamentos na
aplicação final sem porosidades indesejáveis. O pó depositado na superfície do objeto a ser
pintado deve possuir distribuição granulométrica adequada para que as partículas se
organizem ocupando todos os espaços vazios (interstícios) entre as próprias partículas,
onde depois de curada, a película apresentará o acabamento desejado. Portanto, a
distribuição das partículas é uma das principais responsáveis pelo acabamento desejado.
As partículas com dimensões superiores à camada final desejada de tinta curada
provocarão uma irregularidade na película final, conforme demonstrado na figura 2.6.
Figura 2.6.: Relação entre o tamanho das partículas e a espessura do revestimento orgânico (AKZO NOBEL, 1999).
11
2.3. O PROCESSO DE APLICAÇÃO DA TINTA EM PÓ
O processo de pintura é realizado pela atração eletrostática, como visto na figura 2.3,
porém, parte da tinta que colide nas superfícies das peças e não são aderidas, são
depositadas no fundo da cabine de pintura e são arrastadas até o reservatório que contém a
tinta virgem, logo, elas se misturam, sendo captadas pelo sistema de pintura para nova
aplicação. Outra parte dessa tinta que também não aderiu à peça por causa do tamanho de
suas partículas bem reduzidas fica flutuando no interior da cabine de pintura até ser
capturada pelo sistema de exaustão que direciona esse pó fino ao ciclone para a separação
granulométrica, que será detalhado mais adiante. O montante de pó mais fino segregado
nos filtros e que não pode ser reaplicado nas peças a serem pintadas é denominado resíduo
de tinta.
12
Início
Tratamento superfíc ial das peças a serem pintadas (Limpeza das sujidades como óleo,poeiras.)
Ajuste dos equipamentos de pintura e abastecimento do reservatório de tintas
Realização da pintura através de robôs ou de forma manual
Encaminhamento das peças para o processo de polimerização em estufa (Transportadoraéreo/colocação manual)
Descarregamento da linha de pintura e armazenamento das peças pintadas
Expedição das peças pintadas
Fim
Disponibilização das peças a serem pintadas (Transportador aéreo/colocação manual)
2.4. CARACTERIZAÇÃO DOS PROCESSOS DE PINTURA ELETROSTÁTICA
Figura 2.7.: Fluxograma de um processo típico de pintura eletrostática a pó, destacando as caixas coloridas como etapas potenciais que geram os resíduos de tinta em pó.
Em todos os processos de pintura eletrostático em pó o fluxo de funcionamento é o mesmo.
As mudanças de um processo para o outro é que em alguns não existem os transportadores
aéreos de peças. Esses equipamentos são linhas com fluxo constante, nas quais são
penduradas as peças. A função desses transportadores é a de conduzir as peças a serem
pintadas até a cabine de pintura e depois até a estufa de polimerização. Quando não existe
esse recurso no processo, as peças são dispostas, manualmente na cabine de pintura e em
seguida, na estufa de polimerização. É chamado de processo de pintura estacionário.
2.4.1. Segmentos de Pinturas
O segmento de aplicação de tintas em pó pelo processo eletrostático pode ser caracterizado
em dois processos: o que realiza o processo de forma automatizada, através de robôs que
13
operam as pistolas e o que executa a aplicação da tinta em pó de forma manual, ou seja, a
tinta é aplicada nas peças por pessoas que operam as pistolas do processo de pintura
eletrostático.
2.4.2. Processo Automatizado de Pintura
Num processo automatizado, os operadores de processo não realizam a aplicação da tinta,
sendo essa aplicada por robôs, conforme demonstrado na figura 2.8.
Figura 2.8.: Fotografia de um conjunto de pistolas de pintura operadas por robôs, na aplicação da tinta dispostas em cabine de pintura automatizada (processo otimizado)
(Acervo do autor).
O manuseio desse processo é realizado no abastecimento dos reservatórios com a tinta em
pó especificada, na realização da limpeza para eventual troca de cores e regulagem dos
equipamentos da pintura de acordo com a ordem de produção. O processo é otimizado de
acordo com as características das peças a serem pintadas, como por exemplo:
- A espessura da camada de tinta;
- A cor da tinta;
- As dimensões e geometrias das peças;
- O valor das tensões que carregam eletricamente o pó da tinta fluidizado;
- O fluxo e o leque das tintas nas pistolas;
14
- O campo de atuação dos braços das pistolas, movimentando definidamente, ou seja, elas
não sobem e nem descem além das larguras das peças;
- A velocidade de trabalho das pistolas, entre outras.
É importante que a cabine de pintura possua uma sistemática para manter o pó da tinta
confinado, permitindo a entrada de peças de acordo com a geometria dessas peças, boa
iluminação que facilite ao operador de processo verificar a qualidade da pintura e um
sistema de exaustão que consiga manter o pó da tinta direcionado para a recuperação
evitando a sua fuga. Essa última reduzir os resíduos de tinta porque quando a tinta não é
totalmente aderida às peças, fica flutuando no interior da cabine até ser sugada pelo
sistema de exaustão, através de aberturas existentes nas laterais da cabine de pintura,
conforme a figura 2.9.
Essas aberturas estão conectadas ao ciclone que tem a finalidade de separar as partículas
mais finas e mais leves e retê-las nos filtros, para serem destinadas como resíduos de tinta
do processo.
15
Figura 2.9.: Fotografia das aberturas na cabine de pintura para captação do pó fino flutuante com destino ao ciclone para a filtragem e separação. (Acervo do autor).
A separação da tinta se dá porque através dessa conexão do ciclone com a cabine de
pintura, a mistura de pó e ar (mix airpower) entra na câmara tangencialmente e inicia-se
um movimento rotativo, estabelecendo uma força centrífuga sobre as partículas de tinta. As
partículas maiores e mais pesadas tendem a caírem para o fundo desse sistema seletivo
onde serão recolhidas e destinadas posteriormente ao reservatório para serem misturadas
ao pó de tinta virgem. A proporção sugerida para essa diluição é de 30 a 40% do resíduo
em 60 a 70% de tinta virgem (SILVA, 2009). As frações mais leves ficarão suspensas na
corrente de ar até chegarem próximas ao fundo do ciclone, quando serão desviadas para o
interior de um caudal cônico que captará o mix airpower em espiral crescente, conduzindo
esses finos até os filtros coletores. É na retirada desses filtros para limpeza que são
segregados e recolhidos os resíduos da tinta em pó, conforme o esquema figura 2.10
AKZO NOBEL (1999) e ilustrado, conforme a figura 2.11.
16
Figura 2.10.: Esquema de um processo de pintura com recuperação da tinta e separação do resíduo através de um modelo de ciclone (AKZO NOBEL, 1999).
Figura 2.11.: Fotografia da visão panorâmica externa de um sistema de captação e separação do pó de tinta (Ciclone). (Acervo do autor).
17
2.4.3. Processo Manual de Pintura
No processo em que a aplicação da tinta é realizada de forma manual, conforme a figura
2.12, o controle de processo é menos rigoroso, na maioria das vezes, por isso nem todas as
empresas se preocupam em contabilizar o que sobrou de seus processos na forma de
resíduos de tintas.
Figura 2.12.: Fotografia da vista panorâmica de um processo de pintura sendo operado de forma manual. (Acervo do autor).
Em muitas dessas empresas, o consumo de tinta fica na média de 100 a 600kg de tinta/mês.
O consumo é tão pequeno que não existe uma preocupação de se recuperar a tinta que não
foi totalmente aderida às peças para uma nova aplicação. Estima-se que nesses processos a
geração de resíduos possa atingir até 30%, porque alguns processos não possuem cabines
equipadas com filtros coletores de pós para realizarem a separação e recuperação da tinta,
com o objetivo de segregar os resíduos.
Quando existe esse processo de recuperação ele não é eficiente porque não existe um
controle de qualidade rigoroso e o processo é muito improvisado, conforme a figura 2.13.
18
Figura 2.13.: Fotografia da cabine de pintura equipada com sistema de exaustão conectada a um tubo para conduzir o pó até os filtros de mangas. (Acervo do autor). Esse tipo de sistema para separação funciona com a captação do over spray, oriundo da
cabine de pintura, pelo processo de sucção que é realizado por uma bomba com capacidade
de sucção específica para essa atividade. É por pressão através do ar comprimido que a
tinta com granulometria menor fica retida nas mangas dos filtros, enquanto que a tinta com
granulometria maior é depositada no balde coletor, instalado no fundo desse sistema,
conforme figura 2.14.
O processo de recuperação funcionaria se os filtros de mangas fossem retirados para
limpeza adequada após cada troca de tinta com coloração diferente. Uma troca de tinta
com limpeza criteriosa, considerando além da cabine de pintura, o tubo condutor de pó e
também o sistema de filtros com mangas, demanda um tempo que pode chegar a até meio
dia de trabalho. Em função de não possuir outros filtros de reservas e tubos condutores da
tinta, o que deixaria as trocas de tintas do processo mais baixa, e a quantidade de tinta a ser
recuperada, em alguns casos não ser tão significativa, alguns empreendedores optam em
perder a tinta na fase de recuperação a ganharem as horas que seriam gastas para se
recuperar a tinta retida nesse sistema, conforme figura 2.14.
19
Figura 2.14.: Fotografia do Sistema de coleta de pó de tinta equipado com filtros de mangas e balde coletor. (Acervo do autor).
Em outros processos de pintura não existem coletas do over spray (parte da tinta aplicada
que passa pelo objeto a ser pintado, sem que ocorra a atração eletrostática) com destino
desse pó de tinta para um sistema de filtragem, seja ciclone ou filtros de mangas. A tinta
que desprende das peças, quando pintadas, cai no fundo da cabine de pintura ou fogem
pelas aberturas da cabine, porque essas cabines não possuem um sistema mínimo de
exaustão e nem fechamento de portas adequado que ajudam a reter o pó. As tintas que
caem no fundo da cabine são raspadas manualmente e reaproveitadas, sendo misturadas
constantemente às tintas virgens, porém, as tintas que escapam da cabine ficam
contaminadas com outros resíduos do ambiente produtivo e não podem ser mais
reaproveitadas.
Em processos manuais em que o baixo desperdício de tinta fica em torno de 2%, são
ressaltadas condições importantes como:
- Os operadores de processos são treinados e motivados a realizar o processo de pintura, de
forma consciente a direcionar as pistolas para as peças adequadamente, evitando o
desperdício de tinta;
20
- As peças a serem pintadas não exigem uma qualidade superior de estética, sendo pintadas
somente para a proteção das mesmas;
- A tinta utilizada no processo é sempre de uma cor;
- A tinta separada no sistema de filtragem é reaproveitada de forma consciente.
A não geração dos resíduos nos processos de pintura eletrostática a pó, por mais que esses
sejam otimizados e monitorados na sua execução, é utópica porque todos os controles
utilizados nesse processo não são suficientemente eficientes para assegurar a geração zero
desse resíduo. Os cumprimentos das prioridades da lei que trata da Política Nacional de
Resíduos Sólidos, (BRASIL, 2010) aplicados como ferramenta de gestão, podem ajudar a
reduzir a quantidade de resíduos, sendo:
Redução: a redução dos resíduos de tinta em pó demonstrada nesse trabalho, trata
dos processos de pinturas automatizados e também os manuais. Sempre em
conjunto com o fornecedor deve ser tratada a forma de se ter a qualidade
assegurada na distribuição granulométrica e peso específico da tinta em pó, o que
proporcionaria melhoria no aproveitamento da tinta na sua aplicação. É necessário
que nesse processo de gestão participativa, seja abrangente o suficiente para
trabalhar a conscientização dos envolvidos no processo de pintura, desde os
programas de manutenções preventivas e corretivas das máquinas e equipamentos
utilizados na célula de pintura, até os operadores de processo.
Reutilização: é uma condição já intrínseca do processo otimizado, misturar a sobra
da tinta à tinta virgem. Essa reutilização também é feita no processo manual, onde a
geração de resíduo pode ser baixa ou alta também, dependendo da política de
qualidade em se recuperar o pó não aderido à peça que está sendo pintada.
Reciclagem: O resíduo da tinta, quando dissolvido em solvente orgânico do tipo
thinner, vem sendo utilizado para a fabricação de tintas denominadas “zarcão”, que
são utilizadas para pintura, na fabricação de artefatos de serralherias, como: portas
e janelas. Existem também, estudos voltados para que o resíduo de tinta seja
utilizado como ligantes de adesivos, conforme pesquisa e patente realizada para
esse fim (ANDRADE, et al., 2007).
21
Destinação: Muitos empreendimentos destinam esse resíduo para o sistema de co-
processamento, para aterros industriais e em alguns casos, são misturados a outros
resíduos e destinados na condição de lixo industrial, de forma inadequada.
2.5. A DESTINAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA
Não existem dados precisos acerca da quantidade de empreendimentos que possuem
processos de pinturas eletrostáticas nos quais se utilizem as tintas em pó. Contudo, o anexo
B apresenta uma relação de empresas que utilizam esse processo e que muito contribuíram
com informações importantes para a realização dessa pesquisa.
Uma opção para a destinação do resíduo de tinta é o segmento das cimenteiras, sendo
utilizado no co-processamento, por causa do seu PCI (poder calorífico inferior), (MINAS
GERAIS, 2010), conforme demonstrado no anexo C. Esse resíduo pode também ser
destinado para os aterros industriais controlados, devidamente licenciados. Pode ser
destinado para a fabricação de tintas “zarcão”, quando dissolvido em solvente orgânico do
tipo thinner, que são utilizadas como fundo protetivo do metal e posterior pintura líquida,
na fabricação de artefatos de serralherias, como portas e janelas. Um procedimento de
destinação, adotado por algumas empresas, é considerar que o resíduo é produto da
varrição de pátios externos ao processo fabril, e, assim considerá-los resíduos não
perigosos – classe II B. Nesse procedimento de destinação, o resíduo é encaminhado aos
aterros sanitários.
Na literatura pesquisada foi encontrado apenas um trabalho que trata da reciclagem do
resíduo da tinta em pó. Os autores (ANDRADE, et al., 2007) patentearam uma formulação
adesiva tendo como base um copolímero, o resíduo da tinta em pó, breu e solvente
orgânico em q.s.p. na colagem de materiais como o carpete e um aglomerado em
superfícies de concreto com sucesso significativo.
22
2.6. O PROCESSO DE FUNDIÇÃO
A fundição é importante para a humanidade porque, segundo o SENAI (2007), é o
processo de fabricação de peças metálicas que representa o caminho mais curto entre a
matéria prima e as peças acabadas, em condições de uso. É um processo que permite a
obtenção de peças de formas complexas, ou seja, é o processo de conformação de metais
que permite a maior liberdade de formas. Já MOREIRA (2004) define a fundição como
sendo um processo metalúrgico para fabricação de peças sólidas a partir do metal em
estado líquido e solidificação numa moldação, a qual pode possuir um macho no seu
interior.
No processo industrial de fundição existem vários setores produtivos bem diferenciados
que vão desde as fabricações do ferramental (modelo que contém a forma geométrica e
dimensional do macho a ser produzido), e dos machos, a fusão, o vazamento do metal
fundido, a desmoldação e os acabamentos. Essas etapas estão demonstradas no fluxograma
de fundição, apresentado na figura 2.15.
23
Figura 2.15.: Fluxograma da interação entre os processos de fundição, o preparo da Caixa de Moldação e Macharia. (Acervo do autor).
Fundição
Fundição
Preparo do forno (Ferro Gusa, óleo, ar e
temperatura)
Desmoldação
Vazamento na caixa de moldação
Arrefecimento
Acabamento e Limpeza
Mistura de areia,bentonita, carvão mineral e
água
Preparação e enchimentodas caixas para moldação
Disponibilização para oprocesso de fundiçãoDestinação do metal líquido
Mistura de areia, ligantee água
Preparação doferramental e fabricação
dos machos
Disponibilização dosmachos para a caixa de
moldação
Fluxograma da interação entre os Processos(Fundição, Elaboração da Caixa de Moldação e Macharia)
Macharia Caixa demoldação
Expedição
24
2.7. O PROCESSO DE MACHARIA
Um elemento de suma importância no processo de fundição é o macho, que segundo o
SENAI (2007), é uma parte do molde, fabricada separadamente e colocada em sua
cavidade após a extração do modelo para se obter, de maneira mais econômica, formas
internas ou externas de uma peça e facilitar a construção do modelo.
Para se fabricar os machos é necessário selecionar as areias de moldação que para
MOREIRA (2004) pode ser definida como qualquer material que tem por base um
agregado mineral (areia de base) ao qual são adicionadas aglomerantes ou pequenas
quantidades de outras substâncias que lhes conferem certas propriedades características, de
modo a que a moldação ou o macho tenham estabilidade térmica e dimensional.
Nesse processo são utilizados alguns tipos de resinas que funcionam para ligar os grãos de
areias como as resinas furânicas, fenólicas, uréia-formaldeído, acrílicas, dentre outras.
Esses constituintes orgânicos são chamados nos processos de fundições como ligantes da
areia. Os processos que utilizam estes ligantes foram desenvolvidos para resolver
problemas de velocidade de endurecimento, resistências e colapsibilidade do molde e
melhoria na qualidade da peça metálica produzida. A utilização destes tipos de ligantes
permite também o aumento de produtividade e a grande redução nos tempos de cura
(MOREIRA, 2004).
Os machos serão dispostos no processo de moldação para fundir metais. Para se obter uma
peça a partir do processo de fundição, é necessário fabricar os modelos padrões que,
segundo MOREIRA (2004), é uma caixa de madeira ou metálica, com forma da peça
metálica pretendida. O processo é denominado moldação não permanente quando utiliza
para moldação a areia verde que é composta por uma parte predominante de areia base
(sílica), uma parte de bentonita para se obter a liga da mistura e outra de carvão mineral em
pó do tipo cardiff, que é um material orgânico adicionado à mistura com a finalidade
melhorar o acabamento superficial do fundido, e uma pequena parte de água que tem por
função, aglutinar os esses elementos. A denominação “areia verde” é em função dessa
mistura estar “molhada” e não ter sido submetida às temperaturas de aquecimento.
25
Essa mistura é utilizada para construir a caixa de moldagem que é utilizada para vazar o
metal fundido, produzindo a peça desejada.
A areia utilizada nessa mistura possui algumas importantes propriedades FERNANDES
(2001):
Aptidão à moldação que é a capacidade da areia copiar e reproduzir as formas do
modelo, quando submetida a algum esforço de compactação;
Resistência mecânica que é a resultante conjunta da areia-base, aglomerante,
agente de cura e adensamento. É uma propriedade que a areia deve ter para se
deixar trabalhar sem se quebrar ou deformar (extração do modelo, manuseio do
molde, e lastragem);
Permeabilidade para se deixar atravessar pelos gases que têm origem na cavidade
do molde, combustão de produtos contidos na areia, aditivos, na queima dos
aglomerantes e catalisadores utilizados e gases dissolvidos no metal, que se
desprendem quando da solidificação da liga de vazamento do metal líquido (H e
N);
Difusidade térmica que é a sua capacidade de transferir calor das partes mais
quentes (próximas ao metal líquido) para as partes mais frias. Acontece a condução
de calor de grão para grão. Essa propriedade tem grande importância para que
ocorra o resfriamento da liga;
Estabilidade térmico-dimensional que está ligada ao fenômeno de dilatação da
areia quando aquecida. Se uma areia apresenta boa estabilidade térmico-
dimensional, não mostra grandes variações dimensionais em partes mais aquecidas
do molde em relação a outras menos aquecidas;
Tendências ao desprendimento de gases, ou seja, o molde pode apresentar boa
permeabilidade, mas se produzir muitos gases pode acontecer o defeito de
cavidades-bolhas. Para que isso ocorra, os gases podem ser causados pela
combustão de produtos contidos na areia, variando com a temperatura de
vazamento do metal líquido, e com posicionamento dos ataques. Recomenda-se não
fazer um fluxo grande de metal líquido passar por um único local do molde;
26
Sinterabilidade que é o ponto de sinterização da areia ou a temperatura a partir da
qual se observa o início do amolecimento dos grãos. Um grande amolecimento de
grãos em áreas em contato com o metal dificulta a rebarbagem, pois a areia gruda
na peça sendo muito abrasiva, além de diminuir a porcentagem de areia recuperável
na desmoldagem.
Segundo ROMANUS (2005), existem três tipos de areia de moldação: a areia de
Faceamento, a de Enchimento e a de Sistema. A areia de Faceamento é a que cobre o
modelo da peça a ser fundida. Esse tipo de areia tem o contato direto com o metal fundido,
por isso essa areia deve ser criteriosamente preparada, desde a sua composição de
formulação, até no procedimento de mistura. A areia de Enchimento não é tão crítica
porque ela não tem o contato direto com o metal fundido. Ela serve como complemento da
areia de Faceamento para compor a caixa de moldação e por conta disso não é comum ir ao
misturador, podendo ser preparada no próprio chão da fundição. A areia de Sistema, Geral
ou Única possui essas denominações porque ela é utilizada em todo o sistema de
moldação, desde o contato direto até o indireto com o metal fundido. É mais utilizada
quando o processo é automatizado porque agiliza mais o processo de preparo das caixas de
moldações, não tendo que selecionar as partes das caixas que serão cheias.
27
CAPÍTULO 3
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA EM PÓ
As tintas em pó utilizadas nesse trabalho foram tintas compostas com resina à base de
poliéster. Esse tipo de tinta é destinado à pintura de componentes sujeitos ao intemperismo
natural, pois não apresentam a característica de calcinar, quando exposta aos raios solares
(SILVA, 2009) e (AKZO NOBEL, 1999).
3.1.1. Classificação do resíduo de acordo com a NBR 10.004 (ABNT, 2004).
Essa norma determina a tipologia das classes dos resíduos perigosos, que são a classe I, os
não perigosos, classe II A (não inertes) e classe II B (inertes).
Para se saber qual a classe pertencia o resíduo da tinta em pó, foi enviado amostra desse
resíduo a um laboratório terceirizado e de acordo com resultados das análises, conforme as
diretrizes estabelecidas na ABNT NBR 10.004 (ABNT, 2004).
3.1.2. Análise termogravimétrica (TG) do resíduo da tinta em pó.
Também foi realizada uma análise TG do resíduo em laboratório de análise térmica do
DEQUI/UFOP. O objetivo foi de verificar o comportamento do resíduo frente ao
aquecimento, já que na elaboração da areia de macharia, bem como da sua utilização, o
parâmetro temperatura é um elemento importante.
28
3.2. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AREIA, DA TINTA EM PÓ PARA
PINTURA ELETROSTÁTICA E DO RESÍDUO DA TINTA PELO MÉTODO DE
PENEIRAMENTO.
O tamanho dos grãos é um dos fatores de maior importância para classificar a areia, por
isso, é primordial escolher uma areia com a granulometria apropriada. Dentre várias areias
base que dêem a permeabilidade desejada e tendo em vista o acabamento da peça, por
exemplo, deve-se escolher a de módulo de finura mais elevado, isto é, a de grãos mais
finos.
Para determinar a distribuição granulométrica da areia, foi montada, aleatoriamente, uma
série de 6 peneiras, além do fundo, colocado sob a peneira de menor abertura. Os tamanhos
das aberturas das malhas das peneiras (que se refere ao tamanho dos furos) usadas,
medidos em mesh, foram: 50 (300m), 60 (250m), 100 (150m), 270 (53m), 325
(44m) e 400 mesh (37m).
Foi colocada uma amostra de 10,00g de areia de macharia na peneira superior desse
conjunto, a de 50 mesh (300m), e a série levada a um peneirador, que permaneceu ligado
por 15 minutos. Esse teste foi realizado em triplicata para obter um resultado de maior
precisão sobre a granulometria da areia. Os resultados foram anotados para considerações
posteriores.
Através de pesquisa junto aos funcionários do segmento da fundição descobriu-se que é
adotado um conjunto específico de 12 peneiras para se realizar a granulometria da areia. É
através dessa análise que se obtém o módulo de finura da areia.
Para padronizar esse módulo de finura foi mantida a série de das 12 peneiras, além do
fundo colocado sob a peneira de menor abertura, sendo a sequência, 6(3350m),
12(1700m), 20(850m), 30(600m), 40(425m), 50(300m), 70(212m), 100(150m),
140(106m), 200(75m) e 270(53m).
O teste também foi realizado em triplicata, sendo utilizada amostra de 100g, com duração
de 15 minutos.
29
Já para determinar a distribuição granulométrica da tinta em pó e do resíduo da tinta, foi
montada uma série de 5 peneiras que, em mesh, foi: 100(149m), 270(53m), 325(44m),
400(m), 500(25m) porque a tinta e o resíduo apresentam grãos mais finos que a areia de
macharia. Esse teste também foi realizado em triplicata para obter um resultado de maior
precisão sobre a granulometria da tinta em pó e do seu resíduo.
Foram realizados peneiramentos, com 10,00g de tinta em pó e o mesmo peso foi utilizado
para o resíduo de tinta em pó. A duração de cada peneiramento foi de 5 minutos Os
resultados também foram anotados para considerações posteriores.
3.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A LASER DA TINTA EM PÓ, DO RESÍDUO DA
TINTA E DO RESÍDUO TRITURADO DESSA TINTA
Existe outro método para determinar a granulometria de tintas em pó que fornece respostas
mais rápidas e precisas, realizado com o auxílio de equipamento eletrônico. Esse método
emprega a difração de raios laser em uma suspensão de pó, num determinado meio líquido
ou gasoso (ar), em sua faixa ideal de utilização – 0,02µm a 2.000µm - não sendo
necessário conhecer as propriedades óticas da amostra nem do meio. Contudo, a
distribuição granulométrica foi determinada através do uso da radiação laser (Malvern-
Mastersize X Ver. 2.19 - Número de Série 33337-05), nos laboratórios dos fabricantes de
tintas em pó nas cidades de São Roque e Alumínio, Estado de São Paulo. Foram realizadas
em duplicatas as análises a laser de amostras da tinta em pó virgem, de resíduo da tinta e
desse resíduo triturado.
Foram usadas 60,00g de resíduo que após a divisão em três partes de aproximadamente,
20,00g cada, foram trituradas por 15 minutos, manualmente no gral de porcelana. As
alíquotas de 20,00g foram utilizadas para tentar observar mais claramente a presença de
grãos mais finos nesse, se comparado à tinta virgem, e para diferenciá-lo também da
amostra de resíduo que não passou pelo processo de trituração.
30
3.4. TESTES DE SOLUBILIDADE
Para analisar o comportamento da tinta em pó quanto à solubilidade, foram usadas três
amostras de tinta de 0,1g cada e três solventes de polaridades diferentes: água como
solvente polar, álcool etílico absoluto como solvente de caráter fracamente polar e tolueno
como solvente apolar. Para cada teste foi utilizado um béquer, em que foi adicionada
primeiramente a tinta e depois, 10,00mL do solvente.
Nos béqueres foram adicionados posteriormente mais 10,00mL de solvente e o resultado
foi observado. Foi feita essa adição por mais duas vezes, chegando os béqueres a conterem
40,00mL de solvente e 0,1g de tinta. Os resultados com 10,00mL, 20,00mL, 30,00mL e
por último 40,00mL de cada solvente foram observados separadamente para se tentar
identificar um solvente adequado para a tinta em pó.
3.5. TESTES DE PRENSAGEM
Foram realizados testes de prensagem utilizando apenas resíduo da tinta em pó e areia.
Foram feitos 10 testes, todos utilizando 10,00g de areia. Já a quantidade do resíduo variou:
0,1g; 0,2g; 0,3g; 0,4g; 0,5g; 0,6g; 0,7g; 0,8g; 0,9g e 1g. O resíduo e a areia foram
misturados em todos os processos, a mistura foi prensada e deixada nessa condição por um
período de 24 horas.
Esses testes tiveram a finalidade de estudar a condição da interação do resíduo de tinta e da
areia, ou seja, se seriam capazes de se ligar a seco, apenas com uma força mecânica, sem a
presença de um solvente líquido.
31
3.6. PRIMEIRA ETAPA - FABRICAÇÃO DOS MACHOS EM LABORATÓRIO PARA
PROCESSO DE FUNDIÇÃO
Para a fabricação dos corpos de prova, foi necessário desenvolver um molde de macho, de
forma cilíndrica para ser usado em todas as etapas de fabricação, com a areia de macharia e
o resíduo da tinta em pó.
Estrategicamente, foram selecionados os resultados do primeiro, do quinto e do décimo
teste porque o primeiro teste foi composto por uma quantidade mínima de resíduo, o quinto
por ser intermediário e o décimo teste porque foi composto com a maior quantidade de
resíduo de tinta. Essa iniciativa foi em título de uma comparação bruta para os testes de
prensagens, conforme o item 3.5. Portanto, foram colocados cada um, em uma cápsula de
porcelana, adicionados 20,0mL de água e deixadas para secar na estufa a 100ºC.
Os resultados foram anotados para considerações posteriores.
Foram misturadas também, 60g de areia e 6g de tinta pura para verificar o efeito da
temperatura. A mistura foi feita num agitador magnético e foram adicionados com uma
proveta, 6,0mL de água. Em seguida, foram colocados em quatro cadinhos,
aproximadamente 1g dessa liga formada para serem levados à mufla em diferentes
temperaturas, durante 30 minutos. As temperaturas utilizadas foram: 100ºC; 150ºC; 200ºC
e 400ºC. Observou-se a temperatura que apresentou um melhor resultado, semelhante à
temperatura aplicada aos corpos de provas fabricados na indústria.
De acordo com o resultado demonstrado com a liga formada com a tinta pura a 200°C, foi
feito o mesmo teste, substituindo a tinta pura pelo resíduo.
Foram misturados 60g de areia, 6g de resíduo e 6,0mL de água com um bastão de vidro,
uma vez que foi observado que para esse tipo de mistura, o agitador magnético não é tão
eficiente para a homogeneização. A mistura também formou uma liga, que foi colocada
num cadinho levado à mufla a 200°C, por 30 minutos.
32
O primeiro macho fabricado foi com a liga obtida com o resíduo, na proporção de 10%.
Uma quantidade da mistura de 60g de areia, 6g do resíduo e 6,0mL de água preencheu o
molde, que foi levado à mufla a 200°C por 30 minutos.
Em seguida foi feito um teste para fabricar o macho numa percentagem de 5% de resíduo.
Colocou-se no molde uma mistura de 15g de areia, 0,75g de resíduo e 1,5mL de água. O
molde foi levado à mufla a 200°C por 30 minutos.
Observando o resultado, a percentagem de resíduo foi diminuída para o próximo teste, em
que utilizou-se uma quantidade de 2,5% de resíduo. O macho foi produzido através de uma
mistura de 1,5mL de água, 0,375g de resíduo de tinta e 15g de areia de macharia, depois de
o molde ser levado à mufla a 200°C por 30 minutos.
Reduzindo ainda mais a percentagem de resíduo, foi testada a fabricação de um macho
com 1% apenas de resíduo. Para tanto, foram usadas 15g de areia, 0,15g de resíduo e
1,5mL de água e as mesmas condições: a mistura foi levada à mufla a 200°C por 30
minutos.
Prosseguindo os testes, houve a tentativa da formação de um corpo de prova com a
percentagem de 5% de resíduo, contendo a mesma mistura do que foi formado a 200°C na
mufla, mas nesse caso, o molde foi levado à estufa, a aproximadamente 100°C e por 30
minutos. A partir de então, foram feitos outros testes a fim de abaixar a temperatura e o
tempo para tentar formar mais facilmente um corpo de prova e aprimorar o projeto.
Com todos os testes obtidos e machos produzidos, pesquisou-se o procedimento que as
empresas utilizam para produzir seus corpos de prova com catalisador e resina, e o tempo
gasto. Observou-se então que as empresas utilizam areia de macharia, 1% de resina em
relação à areia e 25% de catalisador em relação à resina. Primeiramente mistura-se a areia
e o catalisador por 60 segundos e depois se-adiciona a resina e mistura-se por mais 60
segundos. O tempo utilizado para a formação do macho é de 40 segundos em processos
33
automáticos. Em processos manuais, como o que se realiza no presente projeto, o tempo
pode ser um pouco mais elevado. A temperatura de produção é entre 180ºC a 200ºC.
Para se identificar o tempo que se levaria para a formação de um macho industrial em
procedimento em bancada, houve a tentativa de formar um corpo de prova com as
quantidades fornecidas. Pesou-se 60,0g de areia, 0,60g de resina e 0,15g de catalisador.
Misturou-se igualmente ao realizado na empresa e essa mistura foi colocada no molde e
levada à mufla por 200ºC. Foram feitas 3 replicatas. A primeira com o tempo de 1 minuto,
o segundo com o tempo de 1 minuto e 30 segundos e o terceiro com o tempo de 2 minutos.
O tempo que apresentou melhor resultado foi o escolhido para a fabricação do macho
equivalente ao macho industrial.
Logo se desenvolveu a necessidade de produzir machos com areia e resíduo da tinta em pó
com o tempo igual ou até mesmo inferior ao macho fabricado nas empresas. Utilizando
então 15,00g de areia, 1,5mL de água e 2,5% de resíduo em relação à areia (0,375g) o
macho foi levado à mufla a 200ºC. Observou-se o tempo necessário para formar o corpo de
prova.
Aumentando a quantidade de resíduo para 5% em relação à areia, foram realizados mais
três testes com 15,00g de areia. O primeiro, utilizando 1,5mL, o segundo utilizando 1,0mL
e o terceiro, 0,5mL de água. Ao colocar a mistura no molde, este foi levado à mufla a
200ºC. Os melhores tempos foram observados.
A quantidade de resíduo foi aumentada ainda mais, para 10% em relação à quantidade de
areia. Usando 15,00g de areia, 1,5g de resíduo e 1,0mL de água, fabricou-se um corpo de
prova, na temperatura e no tempo equivalente ao macho industrial produzido em bancada.
Para obter mais resultados e ampliar o critério de comparação, foram realizados os últimos
dois testes, agora 7,5% de resíduo. Utilizou-se 15,00g de areia, 1,125g de resíduo e 1,0mL
de água. A temperatura foi de 200ºC para ambos os testes, e foram testados dois tempos
distintos para a fabricação.
34
Finalizando os experimentos de produção de corpos de provas, os resultados foram
analisados para um consenso sobre melhores testes utilizando areia de macharia e resíduo
de tinta em pó oriundo do processo de pintura eletrostática.
3.7. SEGUNDA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA
INDÚSTRIA DE MACHARIA - CIDADE DE CLÁUDIO
A cidade de Cláudio é reconhecida principalmente pela grande quantidade de indústrias de
fundições instaladas no seu polo industrial. A empresa escolhida para se realizar a segunda
etapa do teste foi uma fábrica de machos que utiliza a areia de moldagem em casca - Shell
Molding, que conforme MACIEL (2005) é uma mistura industrializada de resina sintética
do tipo fenol/formol (fenólicas), catalisadores e areia base, pronta para o uso. Essa empresa
realiza vários tipos de machos para a produção de peças fundidas como panelas, picaretas e
anilhas usadas em academias de musculação. Para cada tipo de macho a ser produzido foi
necessário fabricar um molde de aço denominado ferramental.
O ferramental disponibilizado para essa pesquisa foi um moldado de aço projetado para
fabricação de machos utilizados para proporcionar os furos em que as barras de aço serão
inseridas nas anilhas de ferro fundido, utilizadas como peso nas academias de musculação,
conforme figura 3.1.
35
Figura 3.1.: Fotografia da anilha de ferro fundido contendo o furo moldado pelo macho já com a barra de sustentação introduzida. (Acervo do autor).
A areia utilizada nos testes para elaboração de machos foi classificada como grossa com
malha 40 mesh (400m) e teor de sílica maior que 95%.
3.7.1. Primeiro teste - Mistura entre areia e resíduo de tinta em pó (10% sobre a areia)
Realizou-se as pesagens em balança analítica de 40g e 20g do resíduo de tinta e de 400g da
areia em balança semi-analítica. Esses dois elementos foram acondicionados
separadamente em 10 embalagens plásticas para serem misturados no ambiente de trabalho
no qual é realizado o processo produtivo da fábrica de macharia. Para tanto, adicionou-se,
em um bécker de 1000mL, 400g de areia e 40g de resíduo de tinta em pó. Com o auxílio de
um bastão de aço misturou-se esses dois produtos por 5 minutos.
Aqueceu-se o ferramental por 10 minutos, com o lança-chama até atingir a temperatura de
trabalho, em torno de 250ºC.
Com a mistura previamente preparada, encheu-se o ferramental, tendo sido preso as duas
peças do ferramental com um fixador do tipo “sargento” e raspou-se o excesso com a
36
espátula. Continuou-se o aquecimento com o lança-chamas por 3 minutos. No final do
processo, esperou-se 5 minutos para abrir o ferramental e extrair os machos.
3.7.2. Segundo teste - Mistura entre areia e resíduo de tinta em pó (5% sobre a areia)
O procedimento adotado nessa etapa foi semelhante ao do primeiro teste, conforme o item
3.7.1. Nesse caso, a quantidade de resíduo de tinta em pó foi a metade do procedimento
anterior.
3.7.2. Terceiro teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (5% sobre a areia) e
adição de água.
O procedimento adotado nessa etapa foi semelhante ao do segundo teste, conforme o item
3.7.2. Nesse teste, foi adicionada uma quantidade aleatória de água, de aproximadamente
20mL, para proporcionar uma condição pastosa no composto, facilitando a
homogeneização do resíduo de tinta em pó com a areia para formar os machos.
3.8. TERCEIRA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA OFICINA
- CIDADE DE BETIM
Para a realização desse teste, foi improvisada uma oficina, tendo sido fornecido pelo
empreendedor da cidade de Cláudio um ferramental (molde fabricado em aço usado para
produzir os machos que são projetados para a fabricação de anilhas).
3.8.1. Primeiro teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (1,0% sobre a areia) e
adição de água.
37
O procedimento adotado nessa etapa foi semelhante ao do terceiro teste, conforme o item
3.7.2 Contudo, nesse teste, o percentual do resíduo de tinta foi reduzido e o procedimento
adotado foi igual ao utilizado industrialmente na cidade de Cláudio, Minas Gerais.
3.8.2. Segundo teste - Mistura entre areia, resíduo de tinta em pó (0,5% sobre a areia) e
adição de água.
O procedimento adotado nessa etapa foi semelhante ao do primeiro teste, conforme o item
3.8.1, porém, a quantidade de resíduo de tinta em pó nesse teste foi a metade do
procedimento anterior.
3.9. QUARTA ETAPA - TESTES PARA SE PRODUZIR OS MACHOS NA
INDÚSTRIA DE MACHARIA - CIDADE DE CLÁUDIO
3.9.1. Primeiro teste entre areia, resíduo de tinta em pó (1,0% sobre a areia) e adição de
água.
O procedimento adotado nessa etapa foi semelhante ao do primeiro teste, realizado na
cidade de Betim, conforme o item 3.8.1.
Os machos produzidos nessa etapa foram acondicionados em uma caixa de papelão
adequada para serem conduzidos até a indústria de fundição com o objetivo de realizar os
testes finais.
3.9.2. Segundo teste entre areia, resíduo de tinta em pó (0,5% sobre a areia) e adição de
água.
38
O procedimento adotado nessa etapa também foi semelhante ao do primeiro teste,
conforme o item 3.8.1, porém, a quantidade de resíduo de tinta em pó foi a metade do
procedimento anterior.
3.10. TESTE COM OS MACHOS NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO
O teste de fundição foi feito numa metalúrgica localizada no distrito industrial da cidade de
Cláudio. Essa empresa produz e comercializa peças mecânicas para os diversos segmentos
da indústria, além de ferramentas em ferro fundido e nodular. O processo de fundição
ocorre até três vezes ao dia, dependendo da demanda exigida, tendo o forno, uma
capacidade de 1500 toneladas para cada corrida de fundição.
O teste com os machos produzidos foi realizado em um processo no qual o metal fundido
consistia em um ferro nodular, que segundo (BATISTA, 2007) é o ferro fundido quando
apresenta suas grafitas na forma de esferóides ou nódulos.
O objetivo do teste foi o de verificar se os machos produzidos com as concentrações de
0,5% e de 1,0% de resíduo de tinta em pó atenderiam aos parâmetros de qualidades
estabelecidos para um macho que segundo o SENAI (2007) deve apresentar as seguintes
características:
Resistência mecânica desde a sua extração da caixa do ferramental até o seu
posicionamento na cavidade do molde de fundição. Após o fechamento do molde, o
macho deve resistir a seu próprio peso e aos esforços estáticos e dinâmicos
exercidos pelo metal líquido quando do enchimento da cavidade;
Permeabilidade a se deixar atravessar por gases, quando o molde for vazado,
facilitando a saída dos gases;
Insensibilidade ao absorver a umidade relativa da atmosfera, o que poderia
reduzir a coesão dos grãos da areia do macho, causando desagregação e
aumentando a quantidade de gases desprendidos quando do vazamento dos moldes;
Refratariedade para resistir às temperaturas elevadas do metal líquido, por
radiação durante o enchimento, ou pelo contato direto;
39
Compressibilidade às contrações das ligas no estado sólido, o que diminui as
dimensões das peças de fundição durante o seu resfriamento. Eles devem ceder aos
esforços dessa compressão, evitando as trincas ou rompimentos das peças;
Colapsibilidade o suficiente para perder a resistência mecânica após a
solidificação da peça. É exigido que na limpeza das peças eles se desagreguem
facilmente, favorecendo a remoção da areia dos machos internos.
O processo se iniciou com o preparo da mistura da areia de moldagem ou “areia verde”,
tendo como componentes principais a areia, a bentonita, o carvão mineral (cardiff) e a
água. A quantidade de água na formulação dessa mistura é acertada, de acordo com a
experiência do operador do processo, para evitar que o metal fundido não reaja a ponto de
liberar gases e projetar para fora das caixas de moldagens, o que colocaria em risco a
integridade física dos trabalhadores e também danificaria as peças fundidas.
A mistura foi realizada em um misturador equipado com mós de aço que trabalham no
sentido rotativo para homogeneização, atendendo ao procedimento técnico, que segundo
SOUZA (2011) não pode a mistura ultrapassar ¼ da altura das mós, o que não
proporcionaria uma boa eficiência nos resultados de moldação, conforme as figuras 3.2 e
3.3.
Figura 3.2.: Fotografia de uma visão ampla do misturador de areia de moldação. (Acervo do autor).
40
Figura 3.3.: Visão interna do misturador detalhando as mós que homogeneízam os componentes da mistura para obtenção da areia de moldação. (Acervo do autor).
Foi retirada uma quantidade suficiente dessa mistura e destinada para a construção da caixa
de moldação. A construção foi feita no piso limpo e plano da fundição. Para tanto,
instalou-se a parte inferior da caixa de aço nesse piso e encheu-se com a quantidade
necessária dessa mistura para a instalação dos moldes padrões dos cadeados, conforme a
figura 3.4.
Figura 3.4.: Fotografia da parte inferior da caixa de moldação instalada no piso, em ponto para receber o molde padrão dos cadeados. (Acervo do autor).
41
Separou-se e instalou-se na caixa de moldação, contendo uma quantidade de areia de
moldação suficiente, o molde padrão dos cadeados a serem fundidos. O padrão de fundição
é composto de seis peças de cadeados interligados para promover o vazamento do metal
líquido em todas as peças simultaneamente, conforme a figura 3.5.
Figura 3.5.: Fotografia da parte superior caixa de moldação instalada sobre a parte inferior contendo o molde dos seis cadeados, pronta para receber a areia de moldação. (Acervo do autor).
A areia de moldação foi adicionada e compactada sobre o molde padrão dos cadeados
disponibilizando o canal de vazamento do ferro fundido, conforme a figura 3.6.
42
Figura 3.6.: Fotografia do operador de fundição completando a caixa de moldação com a “areia verde”, instalando o canal para o vazamento do metal fundido, através de uma peça cilíndrica adequada. (Acervo do autor).
Após o adequado enchimento e compactação da caixa de moldação, esta foi aberta e foi
retirado o molde padrão para inspecionar o acabamento e instalação dos machos, conforme
a figura 3.7.
Figura 3.7.: Fotografia do operador de fundição abrindo a caixa de moldação para retirar o molde padrão dos cadeados e inspecionar o acabamento. (Acervo do autor).
Após a inspeção da caixa de moldação, foi espalhado sobre ela uma porção de carvão
mineral (tipo cardiff), que segundo SOUZA (2011) possui a função de gerar o carbono
43
vítreo (800°C) durante o vazamento do metal, que ainda evita a sinterização da areia e
melhora o acabamento superficial das peças fundidas.
Após esse procedimento, iniciou-se a instalação dos machos. Eles foram dispostos numa
ordem em que pudesse ser identificado cada macho de acordo com a concentração (0,5 e
1,0%). A parte inferior da caixa recebeu os machos com a concentração de 1,0%,
enquanto que a sua parte superior recebeu concentração de 0,5%. Essa identificação ficou
fácil de ser visualizada porque todos, exceto um macho com concentração de 0,5% teve
uma parte faltante (vide seta), conforme a figura 3.8.
Figura 3.8.: Fotografia da instalação dos machos com concentração de 0,5% na parte
superior da caixa de moldação e 1,0% na parte inferior. (Acervo do autor).
Após a instalação dos machos, fechou-se a caixa de moldagem, deixando livre o canal de
vazamento (vide seta) para iniciar a moldação dos cadeados, conforme figura 3.9.
44
Figura 3.9.: Fotografia da caixa de moldagem fechada e pronta para receber o ferro
fundido. (Acervo do autor).
Para executar a fundição, assegurou-se que a temperatura do forno estava adequada, em
torno de 1500°C. Após essa observação, encheu-se a panela com o ferro fundido e
destinou-se à caixa de moldação para realizar o vazamento, conforme figura 3.10.
Figura 3.10.: Fotografia dos operadores de fundição fazendo as últimas inspeções no ferro fundido para executarem o processo de fundição. (Acervo do autor).
A caixa de moldação foi previamente instalada para receber o metal fundido. Colocou-se
barras de metal, com peso significativo sobre as caixas de moldagem com objetivo de
assegurar que a parte da caixa de moldação não seria deslocada em função do vazamento, o
45
que poderia facilitar a projeção do metal líquido, e isso danificaria as peças fundidas,
conforme indicado pelas setas, conforme a figura 3.11.
Figura 3.11.: Fotografia do instante em que o metal líquido é derramado através do canal de vazamento para fabricar os cadeados. (Acervo do autor).
O enchimento da caixa de moldação foi feito derramando o metal líquido através da
panela, conduzida por dois operadores de fundição, no canal de vazamento instalado na
caixa de moldação.
Após esse processo de vazamento, esperou-se aproximadamente 20 minutos para que
houvesse o esfriamento e a estabilidade do metal líquido para retirar os cadeados fundidos
de dentro da caixa de moldação, conforme a figura 3.12.
46
Figura 3.12.: Fotografia da caixa de moldação preenchida com o ferro fundido aguardando o seu esfriamento e estabilidade para a retirada dos cadeados fabricados. (Acervo do autor).
Realizou-se a desmontagem da caixa de moldagem e retirou-se os cadeados fundidos.
Observou-se que eles estavam rubros e por isso foram retirados com cuidado para evitar
acidentes, conforme as figuras 3.13, 3.14.
Figura 3.13.: Fotografia do início de desmontagem da caixa de moldação. (Acervo do autor).
47
Figura 3.14.: Fotografia da desmontagem da caixa de moldação, e retirada dos cadeados. (Acervo do autor).
Os cadeados fundidos foram retirados da caixa de moldação e dispostos com as cavidades
para baixo com objetivo de testar a colapsibilidade dos machos.
Após a retirada e arrefecimento dos cadeados, fez-se uma pré limpeza com auxilio de uma
ferramenta de desbaste, denominada esmerilhadeira. Retirou-se parte das rebarbas do ferro
fundido, proveniente da junção das caixas inferior e superior do modelo utilizado para o
padrão de cadeados. O resultado dessa fundição foi demonstrado na figura 3.15.
Figura 3.15.: Fotografia da vista detalhada da cavidade proporcionada pela inserção do macho na caixa de moldação. (Acervo do autor).
48
CAPÍTULO 4
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1. CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE TINTA
4.1.1. Classificação do resíduo de acordo com a NBR 10.004
De acordo com resultados das análises realizadas no laboratório terceirizado, conforme as
diretrizes estabelecidas na ABNT NBR 10.004 (2004), o resíduo foi classificado como II B
– resíduo inerte, conforme relatório, disponibilizado no anexo A.
4.1.2. TG (análise termogravimétrica) do resíduo da tinta em pó
A figura 4.1. apresenta o resultado da TG do resíduo da pintura eletrostática. Pôde-se
observar que até a temperatura, em torno de 3000C, o material é estável. A partir desta
temperatura começa haver perda de massa, ou seja, o resíduo começa a se decompor.
Assim, na elaboração da areia de macharia, a temperatura máxima de trabalho será inferior
a 3000C.
Figura 4.1.: Gráfico demonstrativo da perda de massa do resíduo de tinta em função do aumento de temperatura.
49
4.2. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DA AREIA, DA TINTA EM PÓ PARA
PINTURA ELETROSTÁTICA E DO RESÍDUO DE TINTA PELO MÉTODO DE
PENEIRAMENTO
Para o peneiramento da areia de macharia que foi utilizada em todo o processo, foi usada
uma série de peneiras de 48 (300m), 60 (250m), 100 (149m), 270 (53m), 325 (44m)
e 400 mesh (37m). Como convenção usa-se “-” para passagem e “+” para bloqueio. Os
resultados obtidos nos três testes, com 10,00g de areia em um peneiramento de 15 minutos,
estão expressos na tabela 4.1:
Tabela 4.1.: Faixa de granulometria com areia de macharia com duração de 15 minutos no peneirador.
Peneiras (mesh)
1º teste retida (%)
2º teste retida (%)
3º teste retida (%) Média
(%)
Desvio padrão
(%) +48 55,10 54,08 58,16 55,7 2,12
-48+60 19,39 19,39 17,35 18,71 1,18 -60+100 19,39 20,41 17,35 19,05 1,56
- 100 + 270 1,02 1,02 1,02 1,02 0,00 - 270 + 325 2,04 2,04 3,06 2,38 0,59 - 325 + 400 1,02 1,02 1,02 1,02 0,00
- 400 2,04 2,04 2,04 2,04 0,00
Comparando os três testes granulométricos realizados com a areia, pode-se observar que
apresentam percentagens bem próximas de areia retida em todas as peneiras, por isso, um
desvio padrão baixo nas peneiras em mesh 48 (300m), 60 (250m) e 100 (149m), sendo
que, nas peneiras 270 (53m) e 400 mesh (37m) nem houve esse desvio e na peneira de
325 mesh (44m) o desvio foi muito baixo.
Como no segmento da fundição é adotado um conjunto específico de 12 peneiras para se
realizar a granulometria da areia, foi montada a série de peneiras, 6(3350m),
12(1700m), 20(850m), 30(600m), 40(425m), 50(300m), 70(212m), 100(150m),
140(106m), 200(75m) e 270 mesh (53m).e realizados em triplicata os testes, sendo os
resultados expressos na tabela 4.2.
50
Tabela 4.2.: Faixa de granulometria com areia de macharia com duração de 15 minutos no peneirador.
1º Teste 2º Teste 3º Teste Média
(Retido %)
Desvio Padrão
(Retido %) Peneiras ASTM
Abertura (m) Retido% Produto
(%) Retido% Produto (%) Retido% Produto
(%) Fator
6 3350 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3 0,00 0,00 12 1700 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 5 0,00 0,00 20 850 0,02 0,20 0,03 0,29 0,02 0,20 10 0,02 0,01 30 600 3,38 67,60 3,39 67,80 3,39 67,80 20 3,39 0,01 40 425 21,67 650,10 21,65 649,50 21,61 648,30 30 21,64 0,03 50 300 42,19 1687,60 42,16 1686,40 42,18 1687,20 40 42,18 0,02 70 212 24,25 1212,50 24,26 1213,00 24,28 1214,00 50 24,26 0,02
100 150 7,91 553,70 7,93 555,10 7,93 555,10 70 7,92 0,01 140 106 0,50 50,00 0,45 45,00 0,46 46,00 100 0,47 0,03 200 75 0,04 5,60 0,07 9,80 0,06 8,40 140 0,06 0,02 270 53 0,02 4,00 0,04 8,00 0,03 6,00 200 0,03 0,01
Fundo 0,02 6,00 0,02 6,00 0,04 12,00 300 0,03 0,01 Soma 100,00 4237,30 100,00 4240,89 100,00 4245,00
Módulo de finura (AFS) 42,4 42,4 42,5 Média (MF - AFS) = 42,4 Desvio padrão (MF - AFS) = 0,0
51
Comparando os três testes granulométricos realizados com a areia, pode-se observar que eles
também apresentam percentagens de areia retida muito próximas em todas as peneiras, o que
aponta para um desvio padrão médio de zero.
O módulo de finura da areia foi determinado através da equação:
Onde: MF = Módulo de finura da areia
S3 = Somatório dos produtos
S2 = Somatório das porcentagens
Produto = Fator x % retido
Fator = Convenção adotada pela AFS
Logo, o resultado do módulo de finura da areia foi igual a 42,2 AFS, ou seja, é considerada uma
areia grossa.
Segundo MATESO (2006), uma areia é considerada grossa quando o seu módulo de finura é
menor que 50 AFS (American Foundry Society) e geralmente superior a 30 AFS. A areia de
módulo entre 50 AFS a 70 AFS é dita média. Entre os módulos 70 AFS e 100 AFS têm-se
areias finas. As muito finas estão entre 100 AFS e 150 AFS e as finíssimas acima de 150 AFS.
Assim, pelos resultados obtidos, pôde-se classificar a areia de macharia usada como grossa,
pois uma concentração granulométrica maior que 50% ficou retida.
Quanto à tinta em pó e o seu resíduo (sobras do processo de pintura), as percentagens não
deram tão próximas quanto ao que se observou no teste com a areia de macharia. Os resultados
obtidos revelaram um desvio padrão alto em todos os resultados. A série de peneiras utilizadas
foi de, em mesh: 100 (149m), 270 (53m), 325 (44m), 400 (37m), 500 (25m), pois como
dito, a tinta e o seu resíduo apresentam grãos mais finos que a areia de macharia.
Para o teste, em que se realizaram três peneiramentos de 10,00g de tinta em 5 minutos, e três
peneiramentos com resíduo nessas mesmas condições, os resultados estão expressos nas tabelas
4.3 e 4.4:
52
Tabela 4.3.: Peneiramentos com 10,00g de tinta em pó com duração de 5 minutos no agitador.
Peneiras (mesh)
1º teste retida(%)
2º teste retida(%)
3º teste retida(%) Média
(%)
Desvio padrão
(%) +100 0,94 0,94 3,77 1,88 1,63
- 100 + 270 20,75 23,58 35,85 26,73 8,03 - 270 + 325 19,81 18,37 28,30 22,16 5,37 - 325 + 400 32,08 44,34 26,42 34,28 9,16 - 400 + 500 22,64 8,49 4,72 11,95 9,45
- 500 3,77 3,77 0,94 2,83 1,63
Nos três testes, observou-se que entre o primeiro e o segundo peneiramento, as taxas de
variação de percentagem de tinta retida nas três peneiras com aberturas maiores foram
pequenas. Mas na peneira de 400 mesh (37m), que tem abertura menor, houve um aumento da
variação da percentagem, comparando o segundo com o primeiro peneiramento. Na peneira de
500 mesh (25m) houve uma brusca variação, diminuindo a percentagem só para o para o 2º e
3º teste. Já no fundo da série de peneiras, a percentagem deu a mesma, indicando que as frações
mais finas das duas amostras estavam em quantidade idêntica.
Ao comparar o terceiro peneiramento com os dois anteriores, todas as percentagens em todas as
peneiras apresentaram alta taxa de variação. As percentagens aumentaram nas três peneiras de
aberturas maiores e diminuíram nas três peneiras de aberturas menores, indicando assim que,
comparado aos demais, no terceiro teste a tinta estava com grãos mais grossos.
Nos três peneiramentos de três amostras de resíduo de tinta os resultados deram muito mais
divergentes conforme tabela 4.4. Apenas as frações mais finas de cada peneiramento deram
percentuais bem próximos, comparados aos outros. O que se observou foi que o resíduo
apresentou um aumento no percentual, quando retido na peneira de 270 mesh (53m), a
segunda peneira de maior abertura na montagem das peneiras, implicando que a amostra do
terceiro peneiramento apresentava frações mais grossas em relação aos peneiramentos
anteriores.
53
Tabela 4.4.: Peneiramentos com 10,00g de resíduo de tinta com duração de 5 minutos no agitador.
Peneiras (mesh)
3º teste retida(%)
3º teste retida(%)
3º teste retida(%) Média
(%)
Desvio padrão
(%) +100 0,97 4,07 0,94 1,99 1,80
- 100 + 270 20,39 55,28 81,13 52,27 30,48 - 270 + 325 28,15 27,64 10,38 22,06 10,12 - 325 + 400 42,72 9,76 3,77 18,75 20,97 - 400 + 500 5,82 1,63 1,89 3,11 2,35
- 500 1,94 1,63 1,89 1,82 0,17
Com todos esses resultados insatisfatórios sobre oscilações nas taxas de variação percentuais da
tinta, e do seu resíduo, utilizando a mesma amostra, buscaram-se informações em como melhor
realizar análises granulométricas em tinta em pó para pintura eletrostática. O peneiramento não
é muito apropriado, pois essa agitação causa um aumento de cargas eletrostáticas nos grãos da
tinta, que se comporta de forma diferente em cada grão. Grãos maiores podem vir a adquirir
mais cargas e esse resultado provoca diversas alterações nos resultados. Por isso, não se deve
servir do peneiramento para analisar a tinta e nem o seu resíduo quanto à granulometria.
4.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A LASER DA TINTA EM PÓ, DO RESÍDUO DA
TINTA E DO RESÍDUO TRITURADO DESSA TINTA.
De acordo com os resultados apresentados com a tinta em pó virgem e com o seu resíduo em
testes granulométricos, através do peneiramento, realizou-se a análise granulométrica em
duplicata, através do método de análise granulométrica por difração de raios laser, incluindo o
resíduo da tinta na forma original e triturada. Os resultados dos testes foram plotados e
apresentados em gráficos nas figuras 4.2 e 4.3.
54
Figura 4.2.: Gráficos dos testes de análise granulométrica a laser da tinta em pó virgem
As duas amostras de tinta em pó virgem concentraram uma granulometria na faixa de 20µm a
60µm, podendo ser observado um pico de próximo de 40µm e depois sendo verificado uma
diminuição percentual lenta. Uma diferença mínima na granulometria entre a tinta em pó
virgem A (amostra A) e a tinta em pó virgem B (amostra B) pode ser notada ao longo de quase
toda a extensão entre as duas curvas. A amostra A apresenta percentual do volume retido mais
elevado, porém, visualmente esta diferença não é significativa e comparando as duas amostras
percebeu-se que estão consideravelmente na mesma faixa granulométrica.
55
Figura 4.3.: Gráficos dos testes de análise granulométrica a laser dos resíduos de tinta virgem (A e B) e do resíduo (A e B) triturado.
Ao comparar os testes, nota-se que os resultados com a tinta em pó, com o resíduo e com o
resíduo triturado foram bem semelhantes nas duplicatas de amostras, de acordo com os gráficos
apresentados.
Para o resíduo da tinta em pó as duas amostras apresentaram um pico próximo de 10µm.
Observou-se após esse pico uma diminuição da percentagem nas duas amostras até 120µm e
uma pequena elevação posterior a partir dessa granulometria.
O resíduo triturado apresentou resultados próximos aos resultados obtidos com o resíduo da
tinta nas amostras A e B, observou-se uma diminuição brusca após 10µm até 30µm e uma
pequena elevação seguida de uma diminuição entre 40 e 110µm. Em relação ao resultado
obtido com o resíduo, observa-se uma granulometria um pouco menor, pois, o resíduo de tinta
em pó triturado apresentou maior percentagem em granulometrias menores, ou seja, maior teor
de finos. Observa-se nas duas amostras que a granulometria também se enquadra entre 0 e
56
20µm mas, se comparado ao resíduo, o pico dos gráficos que expressam as percentagens retidas
do resíduo triturado encontra-se mais próximo do 0µm.
Essa proximidade dos resultados dos testes do resíduo da tinta e do resíduo triturado também se
deve ao fato de que a trituração foi realizada manualmente, o que poderia diminuir a eficácia
desta. Mas ainda assim é possível observar um maior teor de finos presentes nos grãos do
resíduo triturado. E o mais importante, observou-se claramente a diferença granulométrica entre
a tinta em pó e o resíduo da tinta. A distribuição granulométrica obtida da tinta ficou entre 20 e
60µm enquanto que a distribuição granulométrica do resíduo ficou entre 0 e 20µm. Ou seja, o
resíduo é contido de grãos mais finos se comparado à tinta. Haja vista que o resíduo capturado
num processo de pintura eletrostática (over spray) corresponde aos grãos que não se aderiram à
peça metálica por apresentar granulometria mais baixa, pode-se dizer que, na análise realizada
através da difração de raios laser, os resultados obtidos correspondem ao esperado em termos
comparativos entre as granulometrias do resíduo e da tinta em pó.
4.4. TESTES DE SOLUBILIDADE
A finalidade desse teste foi a de se estabelecer um solvente que realizasse a molhabilidade da
mistura sem dissolver o resíduo de tinta em pó. Observou-se que a tinta não se dissolveu
totalmente em nenhum dos três solventes utilizados. A água, solvente polar, praticamente não
solubilizou nada da tinta em pó. Depois de misturados os 10,00mL de água com 0,1g de tinta
com um bastão de vidro e deixado em repouso, observou-se pequenos grãos avulsos dispersos
no líquido na superfície e a formação de pequenas aglomerações de tinta. À medida que se
adicionou mais água, os grãos ficaram mais dispersos e visíveis no líquido.
Com álcool etílico absoluto, solvente de caráter fracamente polar, observou-se o mesmo
resultado. Claramente, o líquido não dissolveu a tinta, mesmo após adicionar mais álcool etílico
absoluto. O tolueno, que possui caráter apolar, a princípio pareceu ser um solvente para a tinta
em pó. Ao misturar 10,00mL de tolueno com 0,1g de tinta, o solvente aparentemente dissolveu
toda a tinta, mas após deixar o béquer em repouso, observou-se uma pequena quantidade de
grãos ao fundo. Com 20,00mL de tolueno o resultado foi o mesmo, ainda restando uma
57
pequena quantidade de tinta ao fundo do béquer. Por isso foram adicionados mais 10,00mL ao
béquer, agora com 30,00mL. Como resultado, a aglomeração da tinta demonstrou ter
aumentado. Foi adicionado então mais 10,00mL de tolueno e com 40,00mL, aumentando ainda
mais a aglomeração da tinta. Para analisar claramente o resultado, foi realizada uma filtração
simples. O que restou ao papel de filtro foi pesado, ficando retido no papel 0,1g de tinta em pó.
Ou seja, o tolueno apenas aparentou dissolver a tinta, mas não houve a dissolução. Isso já era
esperado, pois a tinta em pó é isenta de solventes orgânicos, não precisando destes para ser
aplicada. A quantidade de componentes que a tinta em pó é constituída é um fator que
influencia na análise de sua polaridade. Com todos os seus componentes, ela possui uma
polaridade específica, dificultando a descoberta de um líquido que irá solvatá-la totalmente.
Mas como a tinta em pó é isenta de solvente, os testes de solubilidade não tiveram relevância
no procedimento total.
De acordo com o que foi observado, ficou definido um material para a formação de um corpo
de prova com resíduo de tinta e areia de macharia. A água funcionaria para apenas formar uma
liga entre o resíduo e a areia, sem solubilizar o resíduo de tinta. Como é um solvente abundante,
não há problema na sua utilização uma vez também que se usaria baixa quantidade desta.
4.5. TESTES DE PRENSAGEM
Os testes realizados mostraram que a seco não se formou liga entre a tinta em pó e areia de
macharia. Contudo, ao se adicionar a água houve a liga na mistura.
Para formar os machos, era necessário que os grãos estivessem ligados e assim, essa liga ser
colocada ao molde que posteriormente seria aquecido. O resíduo da tinta em pó é o componente
que deve atuar como ligante dos grãos de areia na mistura, utilizando também uma quantidade
baixa de água.
58
4.6. PRIMEIRA ETAPA - FABRICAÇÃO DOS MACHOS EM LABORATÓRIO PARA
PROCESSO DE FUNDIÇÃO
Primeiramente desenvolveu-se o material que seria utilizado para formar os corpos de prova.
Depois do procedimento realizado com três misturas do teste de prensagem, foi observada na
cápsula que continha o primeiro teste (10,00g de areia e 0,1g de resíduo) que a areia ficou ao
fundo por ser mais densa e o resíduo à superfície, se ligando apenas a poucos grãos de areia.
Nas cápsulas que continham o quinto e o décimo teste (0,5g e 1g de resíduo, respectivamente e
10,00g de areia para ambos) ao fundo continha uma fina película de resíduo com poucos grãos
de areia nela misturados, na superfície uma película contendo apenas o resíduo e entre as duas,
uma camada de areia que não se misturou. Como o resultado não foi satisfatório, algumas
condições teriam que ser mudadas, como a temperatura e a quantidade do resíduo.
Ao realizar o próximo teste, com 60,00g de areia, 6g de tinta pura e 6,0mL de água, como
resultado a água deu liga a mistura, deixando-a bem homogênea. Então, como foram retiradas
quatro amostras desse teste e colocadas em cadinhos, que foram levados a quatro diferentes
temperaturas: 100ºC; 150ºC; 200ºC e 400ºC por 30 minutos. A 400°C, a liga perdeu a coloração
azul da tinta e ficou esbranquiçada, ficando mais clara que a areia. Além disso, seus grãos se
soltaram, perdendo então o aspecto de liga. A 100°C e a 150°C, a mistura endureceu e os grãos
que estavam ligados permaneceram nesse estado, apresentando como resultado final, várias
pequenas ligas endurecidas. Já a 200°C, a mistura petrificou, apresentando melhor resultado do
que a 100ºC, pois foi obtida uma só liga, sendo que poucos grãos não se juntaram à liga. A
coloração azul permaneceu a mesma.
Ao realizar o mesmo teste com o resíduo, o resultado foi tão satisfatório quanto o teste feito
com tinta pura. A liga endureceu e apresentou-se bem resistente.
Assim, com o material formado, os corpos de provas começaram a ser produzidos. Os
primeiros, com 10% e 5% de resíduo que foram levados à mufla durante 30 minutos a 200ºC
apresentaram-se muito rígidos e resistentes à extração, sendo necessário utilizar um martelo
para alcançar esse objetivo. Com 2,5% de resíduo foi observado que para tirá-lo do molde
59
houve certa dificuldade, uma vez que ao se usar pouco resíduo, a areia fica mais em contato
com o metal. Essa dificuldade também é causada pelo tipo de areia utilizada, que foi uma areia
grossa, como comprovado pela análise granulométrica realizada, a mesma areia utilizada no
processo de fabricação.
Com 1% de resíduo e 30 minutos na mufla (a 200ºC), o resultado obtido foi um corpo de prova
de baixa resistência, e muito frágil. Mas ao tentar se formar um macho sem a utilização do
resíduo, o corpo não se formou, pois a água evaporou e restaram apenas grãos de areia na
mufla.
Quando se reduziu a temperatura para 100ºC, utilizando 5% de resíduo (no mesmo tempo de 30
minutos), o teste foi satisfatório. Com resultados eficientes, os procedimentos foram
direcionados para a fabricação de machos industriais a fim de compará-los com corpos de prova
produzidos em bancada.
De acordo com os três testes realizados com as condições que uma empresa utiliza para a
produção de machos, o melhor tempo de produção foi de 2 minutos em bancada. Isso porque se
trata de um processo de produção manual, menos eficiente que um processo automático. A
temperatura foi de 200ºC.
Logo foram realizados testes com resíduo de tinta em pó e areia de macharia com a finalidade
de igualar o tempo de produção ao tempo de formação de um macho industrial em bancada e
também reduzir a quantidade de resíduo. Manteve-se a temperatura sempre a 200ºC.
O primeiro teste realizado desta série, com 2,5% de resíduo, a formação somente ocorreu após
10 minutos, que é um tempo de produção muito elevado. Aumentando então a quantidade de
resíduo para 5% e variando a quantidade de água, o resultado mais satisfatório foi utilizando
1,0mL de água. O macho foi produzido com 2 minutos, tempo igual ao de produção de machos
industriais. Com tempo de 1 minuto o macho não se formou totalmente, pois não ficou com o
exato formato do molde.
60
O teste com 7,5% de resíduo e 1,0mL de água que teve duração de 1 minuto também formou
um macho muito frágil, sendo o tempo de 1 minuto insuficiente. Mas o teste que teve 2 minutos
de duração formou um macho de boa resistência, comprovado através da atividade de extração
da caixa de moldação e manuseio, conforme a rotina desse processo.
Comparando o macho produzido com resíduo de tinta a pó com o macho produzido nas
empresas, com resina nobre e catalisador, o tempo para o processo foi o mesmo. Apresentam
também a mesma rigidez. Apesar do macho produzido com resina utilizar uma quantidade mais
baixa dessa resina/catalisador em relação à quantidade de areia, a utilização do resíduo reduz os
custos do processo.
4.7. SEGUNDA ETAPA (TESTES NA FÁBRICA DE MACHOS – CIDADE DE CLÁUDIO).
4.7.1. Primeiro Teste entre Areia e Resíduo de Tinta em pó (10% sobre a areia)
O teste não foi aprovado porque o composto se apresentou heterogêneo em função de se ter
uma concentração significativa de resíduo de tinta sobre a areia, a mistura se apresentou
pastosa, plástica, grudando no ferramental, não permitindo a sua extração com o formato de
machos, conforme a figura 4.4.
Figura 4.4.: Fotografia da bancada contendo o ferramental e os resíduos da mistura utilizada na tentativa de se produzir os machos. (Acervo do autor).
61
4.7.2. Segundo Teste entre Areia e Resíduo de Tinta em Pó (5% sobre a areia).
O composto se mostrou também heterogêneo, com caráter ligeiramente plástico e ao mesmo
tempo esfarelado, porém, ficou mais consistente que no primeiro teste com menos partes
grudadas no ferramental.
Pode-se observar que como a areia não se misturou totalmente ao resíduo da tinta em pó, o
composto se apresentou com características heterogêneas, com partes visivelmente contendo
somente o resíduo da tinta e outras partes contendo somente areia. Essa heterogeneidade fez
com que os machos ficassem esfarelados, com pouca resistência mecânica ao serem extraídos
do ferramental por não terem sido ligados todos os grãos da areia, conforme as figuras 4.5 e
4.6.
Figura 4.5.: Fotografia da visão panorâmica da bancada contendo o ferramental aberto com dois machos a serem extraídos em uma de suas partes e um macho já extraído. (Acervo do autor).
62
Figura 4.6.: Fotografia de dois machos produzidos a partir da concentração de resíduos a 5% (aparência heterogênea - areia e o resíduo de tinta em pó). (Acervo do autor).
4.7.3. Terceiro Teste entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (5% sobre a areia) e Adição de Água.
O resultado dessa experiência foi satisfatório, porque o composto se apresentou homogêneo,
diferentemente das tentativas anteriores, e ainda conferindo as mesmas propriedades de
resistência em toda a extensão dos machos, porém os machos ficaram rígidos, conforme a
figura 4.7, o que poderia afetar a boa colapsibilidade, (perda da resistência mecânica após a
solidificação da peça fundida). Essa característica é importante para que, quando da limpeza
das peças, ele se desagregue facilmente, favorecendo a remoção da areia dos machos internos.
Este teste não foi aprovado para o parâmetro colapsibilidade.
63
Figura 4.7.: Fotografia da extração dos machos que se apresentaram com alta resistência mecânica, (quebrado com um martelo) o que poderia comprometer a colapsibilidade na fundição. (Acervo do autor).
Apesar do terceiro teste não ter sido aprovado por causa de sua resistência mecânica elevada,
nota-se que houve homogeneidade da mistura e consequentemente a resistência mecânica se
apresentou de forma sistêmica na fabricação dos machos.
4.8 TERCEIRA ETAPA (TESTES NA OFICINA - CIDADE DE BETIM)
4.8.1. Primeiro Teste entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (0,5% e 1,0% sobre a areia) e Adição
de Água.
Com o objetivo de se identificar uma formulação adequada para atender as exigências no
processo de fabricação de machos, reduziu-se drasticamente o teor de resíduo de tinta na
formulação e se manteve o elemento aglomerante água também na formulação.
O resultado foi satisfatório, porque o composto se apresentou homogêneo e conferindo as
mesmas propriedades de resistência em toda a extensão dos machos, semelhante a resistência
64
dos machos que são produzidos no processo de macharia da cidade de Cláudio. A formulação
da mistura para se produzir os machos foi definitivamente acertada com 0,5% e 1,0% de
resíduo de tinta em relação à areia. Um exemplar de macho com a concentração de 1,0% foi
identificado e apresentado, conforme a figura 4.8.
Figura 4.8.: Fotografia de um exemplar de macho com concentração de 1,0% (utilizado na fabricação de anilhas, para exercícios de musculação). (Acervo do autor).
65
4.9 QUARTA ETAPA (TESTES NA FÁBRICA DE MACHOS – CIDADE DE CLÁUDIO)
4.9.1. Primeiro e Segundo Testes entre Areia, Resíduo de Tinta em Pó (0,5 e 1,0% sobre a
areia) e Adição de Água.
Os testes foram satisfatórios, porque as duas formulações se apresentaram homogêneas e pôde-
se observar também que as resistências mecânicas dos dois machos realizados com essas
concentrações atendiam desde às exigências de extração do ferramental até no manuseio para o
acondicionamento e transporte para a fábrica de fundição, conforme o fluxo do processo da
fábrica de machos evidenciados na figura 4.9.
Figura 4.9.: Descrição do fluxo de um processo de macharia. (Acervo do autor).
Mistura de areia, ligante eágua
Preparação do ferramentale fabricação dos machos
Limpeza das rebarbasdos machos
Fluxograma do Processo de Macharia
Início
Disponibilização dosmachos para a caixa de
moldação
Fim
66
A figura 4.10 apresenta os dois machos fabricados com as concentrações de 0,5 e 1,0% de
resíduo de tinta em pó prontos para serem testados no processo de fundição.
Figura 4.10.: Fotografia dos machos produzidos com concentrações de 0,5 e 1,0%
(destinados à fundição de cadeados para portas de enrolar). (Acervo do autor).
4.9.2. Teste com os machos na Indústria de Fundição
A verificação do desempenho dos machos na indústria de fundição consistiu em observar se o
comportamento das duas formulações com concentrações de 0,5 e 1,0%, atenderiam às
exigências necessárias a um processo de fundição:
Resistência mecânica: A integridade física dos machos foi mantida desde a sua
extração da caixa do ferramental, o acondicionamento em caixas de transporte para o
processo de fundição, o seu posicionamento na cavidade do molde de fundição até o
fechamento do molde de fundição. Observou-se também que os machos resistiram
adequadamente aos esforços exercidos pelo metal líquido durante o enchimento da
cavidade na caixa de moldação.
67
Insensibilidade ao absorver a umidade: Não foi detectada qualquer redução da coesão
dos grãos de areia oriundos da absorção de umidade relativa da atmosfera. Os machos
estavam consistentes para serem inseridos na caixa de moldação.
Permeabilidade: Observou-se que essa propriedade foi mantida durante o vazamento
do ferro fundido, permitindo a liberação dos gases gerados no processo de fundição,
observados pela emanação de uma pluma acinzentada.
Refratariedade: Esse teste serviu para monitorar a resistência dos machos ao
vazamento do metal líquido na caixa de moldação. Nas duas formulações pôde-se
observar o mesmo comportamento de que os machos suportaram a temperatura do ferro
fundido, que estava em torno de 1300°C, sem quaisquer danos, o que poderia
comprometer a qualidade dos cadeados que estavam sendo fundidos.
Compressibilidade: As dimensões dos cadeados foram preservadas, sem nenhuma
alteração que pudesse ser percebida, o que compete afirmar sobre os machos terem
resistidos às contrações das ligas ferrosas, já no estado sólido.
Colapsibilidade: Observou-se que após a solidificação dos cadeados, os machos
haviam perdido as suas resistências mecânicas, facilitando a limpeza das cavidades
formadas no processo de fundição.
Pode ser observado que quando o conjunto de cadeados foi disposto ao solo com as cavidades
voltadas para baixo, a areia, já sem o resíduo de tinta (ligante) utilizada na mistura para se
produzir os machos, depositou-se no solo, conforme demonstrado na figura 4.11.
Figura 4.11.: Fotografia de uma porção de areia livre dos ligantes do resíduo da tinta em pó, disposta no piso, que saíram dos cadeados. (Acervo do autor).
68
Esse comportamento foi bom porque se-consolidou a exequicidade de se produzir machos com
as concentrações de 0,5 e de 1,0% de resíduo de tinta em pó.
A relação do custo/benefício para essa alternativa de ligante está descrita no próximo capítulo.
69
CAPÍTULO 5
5. COMPARAÇÃO DE CUSTOS ENTRE OS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DOS
MACHOS COM AREIA SHELL MAR 6 (3% DE RESINA FENÓLICA) E AREIA
COM RESÍDUO DE TINTA EM PÓ.
5.1. GERENCIAMENTO DO PROCESSO DE PINTURA
Somente em Minas Gerais, segundo pesquisa realizada junto aos fornecedores de tintas,
existem aproximadamente 200 empreendimentos que possuem processos que utilizam a pintura
eletrostática a pó.
Ainda segundo essa pesquisa, 8% desses empreendimentos utilizam uma média de oito
toneladas/mês de tinta em pó e geram aproximadamente 4% de resíduo de tinta/mês em seus
processos de pinturas. Essa pesquisa revelou ainda que esses empreendimentos geram uma
quantidade de resíduos acima de quatro toneladas/mês.
Os outros 184 empreendimentos (92%) utilizam uma média de tinta em pó, oscilante entre
200kg e 1000kg/mês. O mais comum entre esses processos é que se utilize uma quantidade
média de tinta próxima de 500kg/mês, sendo que em algum mês, alguns processos nem utilizam
as tintas em pó porque depende da programação de produção que pode ser peças pintadas ou
não. Pode-se estimar então que, esses processos juntos gastem aproximadamente 92.000kg de
tintas/mês. A geração de resíduos nesses processos varia de 2 a 30% do montante de tinta
disponibilizado para a pintura. Não se pode também saber com certeza quanto de resíduo de
tinta é gerado, porém, pode-se inferir uma quantidade acima 1.840kg de resíduos/mês porque se
fosse somente considerado a geração de 2% sobre os 92.000kg de tintas, o valor encontrado
seria de 1.840kg.
70
Pode-se inferir que somente no Estado de Minas Gerais a quantidade de resíduos de tintas em
pó ultrapassa a casa dos 6,9 toneladas/mês.
Se na mistura de areia com o ligante resíduo de tinta houver 0,5% do mesmo, seria percebido
um total dessa mistura, por mês, de 1.380 toneladas.
Entretanto, se o preparo da mistura de areia com o ligante resíduo de tinta for de 1% do mesmo,
totalizaria 690 toneladas por mês dessa mistura.
5.1.1. Custo Comparativo dos Processos para a Produção de machos.
A mineradora consultada para o fornecimento de areia que atua no ramo da fabricação de
machos e caixas para moldação, assim também como as empresas que comercializam a areia
misturada com a resina fenólica (areia Shell MAR 6), ficam situadas no Estado de São Paulo.
Muitos empreendedores do processo de fundição da cidade de Cláudio, em Minas Gerais,
possuem parcerias com esses fornecedores, inclusive o fabricante de machos que colaborou
com essa pesquisa.
Para fabricar os machos são adquiridos esses insumos que são transportados de São Paulo até a
cidade de Cláudio, sendo cobrado também o fretamento do transporte, juntamente com os
pedágios existentes nesse trajeto.
Opções e custos do transporte:
Opção de se fabricar machos com a mistura Areia Shell MAR 6 a 3% de resina (Pronta para se
produzir os machos):
Caminhão truck (capacidade de 14t) – R$535,28/tonelada + R$60,00 (somatório de
pedágios de São Paulo até a cidade de Cláudio).
Carreta (capacidade de 26t) – R$535,28/tonelada + R$100,00 (Somatório de pedágios
de São Paulo até a cidade de Cláudio).
71
Opção de se fabricar machos com areia de módulo 35/45 AFS utilizando o resíduo de tinta
como ligante:
Caminhão truck (capacidade de 14t) – R$51,00/tonelada + R$60,00 (somatório de
pedágios de São Paulo até a cidade de Cláudio).
Carreta (capacidade de 26t) – R$51,00/tonelada + R$100,00 (somatório de pedágios de
São Paulo até a cidade de Cláudio).
Esses dados foram pontuados para justificar que a troca da “areia Shell” pela areia ligada com
resíduo das tintas em pó, é em muitos processos de macharia, ambientalmente mais correto e
financeiramente viável, conforme os dados apresentados nas tabelas 5.1 a 5.6.
Tabela 5.1.: Opção de se realizar o transporte da “areia Shell” em caminhão truck com
capacidade de 14 toneladas.
Descrição Custo (R$)
14 toneladas de areia Shell MAR 6 7.493,91
Fretamento do caminhão truck (14 toneladas) 954,52
Pedágio 60,00
Total 8.508,43
Tabela 5.2.: Opção de se realizar o transporte da mistura da areia com resina em caminhão
truck com capacidade de 26 toneladas.
Descrição Custo (R$)
26 toneladas de areia Shell MAR 6 13.917,27
Fretamento da carreta (26 toneladas) 1.719,64
Pedágio 100,00
Total 15.736,91
72
Opção de se fabricar machos com o resíduo de tinta em pó, areia 35/45 e água (14 toneladas de
mistura a 0,5% de resíduo):
- Resíduo de tinta em pó: preço sugerido = R$0,25/kg
- Areia 35/45 = R$51,00/tonelada
- Água comum = (faixa de consumo): 6 a 10m3 - R$3,53/m3
Tabela 5.3.: Opção de se adquirir 14 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta (70kg)
em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio.
Descrição Custo (R$)
14 toneladas de areia 35/45 714,00
Fretamento do caminhão truck (14 toneladas) 954,52
Pedágio 60,00
70kg de resíduo de tinta em pó 17,50
Fretamento de transporte de resíduo de tinta (Betim a Cláudio) 850,00
150L de água comum 00,53
Total 2.596,55
Opção de se fabricar machos com o resíduo de tinta em pó, areia 35/45 e água (26 toneladas de
mistura a 0,5% de resíduo):
- Resíduo de tinta em pó: preço sugerido = R$0,25/kg - Areia 35/45 = R$51,00/tonelada
- Água comum = (faixa de consumo): 6 a 10m3 - R$3,53/m3
73
Tabela 5.4.: Opção de se adquirir 26 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(130kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio.
Descrição Custo (R$)
26 toneladas de areia 35/45 1.326,00
Fretamento da carreta (26 toneladas) 1.719,64
Pedágio 100,00
130kg de resíduo de tinta em pó 32,50
Fretamento de transporte de resíduo de tinta (Betim a Cláudio) 1200,00
279L de água comum 00,98
Total 4.379,12
Opção de se fabricar machos com o resíduo de tinta em pó, areia 35/45 e água (14 toneladas de
mistura a 1,0% de resíduo):
- Resíduo de tinta em pó: preço sugerido = R$0,25/kg
- Areia 35/45 = R$51,00/tonelada
- Água comum = (faixa de consumo): 6 a 10m³ - R$3,53/m³ Tabela 5.5.: Opção de se adquirir 14 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(140kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio.
Descrição Custo (R$)
14 toneladas de areia 35/45 714,00
Fretamento do caminhão truck (14 toneladas) 954,52
Pedágio 60,00
140kg de resíduo de tinta em pó 35,00
Fretamento de transporte de resíduo de tinta (Betim a Cláudio) 850,00
150L de água comum 00,53
Total 2.614,05
Opção de se fabricar machos com o resíduo de tinta em pó, areia 35/45 e água (26 toneladas de
mistura a 1,0% de resíduo):
- Resíduo de tinta em pó: preço sugerido = R$0,25/kg
- Areia 35/45 = R$51,00/tonelada
- Água comum = (faixa de consumo): 6 a 10m3 - R$3,53/m3
74
Tabela 5.6.: Opção de se adquirir 26 toneladas da areia em São Paulo, o resíduo de tinta
(260kg) em Betim e realizar a mistura na cidade de Cláudio.
Descrição Custo (R$)
26 toneladas de areia 35/45 1.326,00
Fretamento da carreta (26 toneladas) 1.719,64
Pedágio 100,00
260kg de resíduo de tinta em pó 65,00
Fretamento de transporte de resíduo de tinta (Betim a Cláudio) 1.200,00
279L de água comum 00,98
Total 4.411,62
A alternativas pesquisadas para se produzir os machos foram analisadas e apresentadas na tabela 5.7,
destacando em cor azul o ganho quando a concentração é de 1,00% e para uma produção de 26
toneladas com o resíduo de tinta. Também apresenta o ganho quando se compara a produção com a
“areia Shell Mar” e areia 35/45, tendo como ligante, o resíduo de tinta em pó.
Tabela 5.7.: Comparação dos diferentes processos para se produzirem machos
Comparação em relação a concentração da mistura
Processo Concentração (%)
Capacidade (t)
R$ / Capacidade produção
R$ / Tonelada produzida
Diferença
R$ % Areia
35/45 AFS + resíduo de tinta
0,50 14 2.596,55 185,47 17,04 9,19 26 4.379,12 168,43
1,00 14 2.614,05 186,72 17,04 9,13 26 4.411,62 169,68 Comparação em relação a capacidade de produção
Areia 35/45 AFS + resíduo de tinta
0,50 14 2.596,55 185,47 1,25 0,67 1,00 2.614,05 186,72 0,50 26 4.379,12 168,43 1,25 0,74 1,00 4.411,62 169,68
Comparação entre o processo Shell e o processo com areia 35/45 AFS Shell Mar
6 3,00 26 15.736,91 605,27 435,59 71,97 Areia
35/45 1,00 26 4.411,62 169,68
75
Considerando que uma produção de machos fosse realizada com a mistura de “areia Shell”,
poderíamos observar uma diferença mínima entre as opções de se utilizar 14 a 26 toneladas,
com resultado de 0,41% o que representa R$2,49 nesse processo. A decisão de se utilizar um
transporte contendo 14 ou 26 toneladas seria em função do consumo ou do espaço
disponibilizado pelo empreendedor.
Considerando que numa produção de machos se utilize areia com módulo de 35/45 AFS, tendo
como ligante o resíduo da tinta em pó, uma diferença mínima poderia ser observada tanto para
as concentrações de 0,5 e 1,0%. É mais lucrativo adquirir cargas com 26 toneladas nas duas
concentrações, porque a diferença é de 09,19% para a concentração de 0,5%, o que representa
R$17,04 para cada tonelada e 09,13% para a concentração de 1,0%, o que representa também
R$17,04 por tonelada adquirida.
Se a produção for realizada utilizando a concentração 1,0% com 26 toneladas, a lucratividade
seria um pouco melhor, porque quando comparado essa concentração com a de 0,5%, a
diferença é de apenas 0,06%. Já em reais o valor é igual para as duas concentrações. Além
disso, nessa concentração, a quantidade de resíduos de tinta em pó utilizados na mistura é
maior, o que favorece um escoamento maior junto aos geradores.
Quando se compara a produção de machos utilizando a “areia Shell” com o processo em que se
utiliza a areia com módulo 35/45 AFS, com concentração de 0,5% para cargas de 26 toneladas,
o resultado é favorável para se utilizar o processo em que se tem a areia misturada com o
ligante de tinta em pó porque o ganho é de 71, 97%, o que representa um total de R$435,61 por
toneladas, sendo que uma tonelada de “areia Shell” custa R$605, 26, colocada na cidade de
Cláudio.
O ganho também está no atendimento à sustentabilidade em se determinar mais uma alternativa
de destinação ambientalmente correta para o resíduo de tinta que sobra do processo de pintura
eletrostática a pó.
76
Ganha também um empreendedor que se estabelecer nesse ramo para coletar e oferecer aos
fabricantes de machos esse tipo de mistura de areia com resíduos de tinta em pó para se
produzir os machos.
77
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
6.1. CONCLUSÕES
Conclui-se, portanto, que é possível ligar os grãos de areia através do resíduo de tinta em pó,
sobra dos processos de pintura eletrostática, nos processos de fabricações de machos para as
indústrias de fundições.
É uma formulação mais barata em relação às misturas que utilizam nas suas formulações a
resina fenólica, que é uma substância tóxica, proporciona qualidade nos produtos fundidos,
além de atender melhor as diretrizes trabalhistas porque não haveria qualquer implicação pelo
Ministério do Trabalho e Emprego, uma vez que esse ligante de resíduo de tinta em pó não é
tóxico, o que favorece a sustentabilidade também nas questões ambientais.
A alternativa é viável se o empreendedor trabalhar o fator tempo de produção otimizando
ferramentais de reservas, uma vez que o tempo de retirada dos machos desses equipamentos é
mais demorado do que o tempo da rotina da fábrica de machos.
6.2. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Apesar das concentrações de 0,5 e de 1,0% terem sido aprovadas para a produção de machos,
seria interessante pesquisar o limite para a concentração que atendesse desde a extração dos
machos do ferramental até o processo de fundição, preservando à exigência da colapsibilidade,
que permite a deterioração dos machos nas cavidades das peças fundidas;
Realizar estudos para que se possa aproveitar o resíduo da areia que se desprende das cavidades
das peças fundidas para serem recolhidos e misturados no processo de preparo da areia de
moldação;
Desenvolver um misturador adequado para se preparar a mistura em escala maior que atenda a
demanda do processo de macharia;
Pesquisar outras aplicações para o resíduo da tinta em pó.
78
CAPÍTULO 7
7. REFERÊNCIAS
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10.004 - Resíduos
sólidos – Classificação. Rio de Janeiro, 2004. 63 p.
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<http://www.interpon.com/NR/rdonlyres/7AF33D49-FFAF-413F-8CB4-
C0635A91B22A/192/GuidetoPowderComplete.pdf>. Acesso em: 21 mar. 2011.
ANDRADE, Mára Zeni; ZATTERA, Ademir José; GRISA, Ana Maria Coulon; AGUZZOLI,
Cesar. Composições adesivas contendo resíduos de tinta em pó e processo de obtenção.
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL – FUCS (BR/RS). Caxias do Sul/RS.
BR n. PI0505838- 4 A, 30 de novembro 2005, 25 de setembro 2007.
Disponível em: <http://www.patentesonline.com.br/composicoes-adesivas-contendo-residuos-
de-tinta-em-po-e-processo-de-obtencao-44171.html#resumo>. Acesso em: 04 abr. 2011.
BATISTA, Andrey Marinho. Apostila do curso Elaboração de ferro fundido Nodular. Itaúna:
SENAI/CETEF, 2007. 49 p.
BRANDÃO, Renato Teixeira. O processo de gestão de resíduos sólidos industriais - A
experiência de Minas Gerais (2003 – 2008). 2011. 125 páginas. Tese (Mestrado em
Sustentabilidade Socioeconômica e Ambiental - Área de Concentração: Ambientometria).
Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).
79
BRASIL. Lei número 12.305, de 2 de agosto de 2010 – Política Nacional de Resíduos Sólidos.
Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-
2010/2010/lei/l12305.htm>.Acesso em 12 ago. 2011.
CAMARGO, Mariângela. Resinas poliésteres carboxifuncionais para tintas em pó:
Caracterização e estudo cinético da reação de cura. 2002. 82 páginas. Tese (Doutorado em
Engenharia, área de concentração de Ciências dos Materiais). Universidade Federal do Rio
Grande do Sul (UFRGS), 2002. Disponível em:
<http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/2995/000330071.pdf?sequence=1>. Acesso
em: 04 abr. 2011.
CONAMA Resolução Normativa, nº 001, de 15 de janeiro de 1986. BRASIL. Disponível em:
<http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=70>.
- Acesso em: 21 mar. 2011.
DIAS, Genebaldo Freire. Educação Ambiental: Princípios e práticas. São Paulo: Editora
Gaia, 551 p. 2010.
EPRISTINTAS - Tintas Eletrostáticas em Pó - Manual Técnico de Pintura a Pó. Disponível
em: <www.epristinta.com.br/manual%20tecnico%20versao%20%20portugues.pdf>.
Acesso em: 21 mar. 2011.
FERNANDES, Deilon Lopes. Areias de Fundição aglomeradas com ligantes furânicos.
Itaúna: Senai - DR.MG, 2001. 121p.
LANGE, Pieter de. The History of Powder Coating. The Complete Finisher’s Handbook, Second Edition, published by PCI. SIDEBAR - Fev. 2004. Disponível em: <http://www.pcimag.com/articles/a-history-of-powder-coatings>. Acesso em: 04 abr. 2011.
80
MACIEL, Cristiane Boff. Avaliação da geração do resíduo areia de fundição visando sua
minimização na Empresa Metalcorte Metalurgia - Fundição. 2005. 134 páginas.
Tese (Mestrado Profissionalizante em Engenharia - Ênfase: Engenharia Ambiental e
Tecnologias Limpas), 2005. Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Disponível
em: <http://hdl.handle.net/10183/10121>. - Acesso em: 14 ago. 2012.
MATESO, Vita. Análise da Solidificação para o projeto de molde e a relação com as
propriedades mecânicas na fundição da liga de latão 60/40. 2006. 124 páginas. Dissertação
(Mestrado em Engenharia, área de concentração de Processo de Fabricação), 2006.
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MINAS GERAIS. Deliberação Normativa COPAM nº 154, de 25 de agosto de 2010.
Disponível em: <http://www.siam.mg.gov.br/sla/download.pdf?idNorma=14613>. Acesso em:
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MOREIRA, Maria Teresa Pereira de Oliva Teles. Contaminação ambiental associada às
areias residuais de fundição. 2004. 218 páginas. Tese (Doutorado em Engenharia Química).
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), 2004. Disponível em:
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- Acesso em: 04 abr. 2011.
COMUM, NOSSO FUTURO /Comissão Mundial sobre Meio e Desenvolvimento. – 2. ed. –
Rio de Janeiro: Editora da Fundação Getúlio Vargas, 1991.xviii, 430 p.
ROMANUS, Arnaldo. 2005. Moldagem em areia verde: Manual de defeitos e Soluções. São
Paulo: Global Market. 478 p. 2005 volume único.
81
SENAI. Departamento Regional de Minas Gerais. Iniciação à Fundição. 4.ed. Itaúna:
SENAI/CETEF, 2007. 87p. (Publicação Técnica – Fundição, 1).
SILVA, Sílvio Domingos da. Tintas Eletrostáticas em Pó - Manual Técnico de Pintura a Pó
Informações Técnicas DT 13 (Desenvolvimento Tecnológico Nº 13). Tintas WEG. Rev. 3,
2009. 91p. Disponível em: <http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-pintura-industrial-
em-po-manual-portugues-br.pdf>. Acesso em: 21 mar. 2011
SOUZA, Brenno Ferreira de. Processos de fundição - Modelos em Areia. Goiás: SENAI,
2011. 35 páginas. Disponível em:
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAABqPQAG/processos-fundicao-aula-04-moldes-areia
>. Acesso em 09 jan. 2012.
82
ANEXOS
ANEXO A – Relatório de classificação do resíduo de tinta em pó conforme ABNT NBR
10004:2004
83
84
85
86
87
88
89
90
91
ANEXO B - Empreendedores que utilizam a tinta em pó nos processos
eletrostáticos
EMPRESA LOCALIZAÇÃO Icapa Alfenas
Metalúrgica Baldim Ltda. Baldim Arcanjo Belo Horizonte
Barcobrás Belo Horizonte Edcromos Belo Horizonte
Eupec Brasil Ltda. Belo Horizonte Extinfran Extintor Belo Horizonte
Farnesi Belo Horizonte Fluxo Transformadores Belo Horizonte
Hidrofer Belo Horizonte Homeoffice Belo Horizonte
Ineaço Belo Horizonte Interpam Iluminação Ltda. Belo Horizonte
Madson Eletrometalúrgica Ltda. Belo Horizonte Metalfisa Ltda. Belo Horizonte
Metalic Belo Horizonte Metalkaf Indústria e Comércio Ltda. Belo Horizonte Minas Brasil Indústria Comércio e
Representações Técnicas Ltda. Belo Horizonte
Mundo das Calhas Belo Horizonte Office Belo Horizonte
Portaço Belo Horizonte R. M. Tubos e Companhia Ltda. Belo Horizonte
RBJ Indústria e Comércio Belo Horizonte RE Móveis de Aço Belo Horizonte
SA Móveis de Aço Ltda. Belo Horizonte Sammetal Belo Horizonte
TKS Indústria e Comércio de Ferro e Aço Ltda. Belo Horizonte CAP Construtora Ltda. Belo Horizonte
Provia Sinalização Belo Horizonte Sitran Belo Horizonte
Vertiline Elevadores Betim Objetiva Máquinas de Costura Betim
Revest Hedel Betim Cville Indústria e Comércio Ltda. Betim
Deck Stock Betim GMS Betim
Mecatron Betim Mercantil Móveis Betim
92
Metform Betim Mobiletto Betim
Mundial Pinturas Betim Powercoat Betim
SAM Móveis Betim Silvendas Betim Table Art Betim Liderança Bom Despacho
Lider Móveis Carmo do Cajuru Frecar Carmópolis Icomol Coronel Fabriciano
Indústria de forjados São Romão Coronel Fabriciano Marcel Coronel Fabriciano
Metalúrgica Stiilpen Coronel Fabriciano Tecmáquinas Indústria e Comércio Ltda. Coronel Fabriciano
Tubomol Coronel Fabriciano Francino Indústria Comércio Importações
e Exportações Ltda. Cláudio
Abraão Francisco Pereira Cláudio Belga Móveis Ltda. Cláudio
Camassim Móveis Tubulares Ltda. Cláudio Elisangela Teixeira da Silva Cláudio
Fundição Alumiart Ltda. Me. Cláudio Fundição Aluminas Ltda Cláudio
Fundição Asiminas Cláudio Fundição Atlanta Ltda. Cláudio
Fundição Lanterlight Ltda. Cláudio Fundição Mariana Ltda. Cláudio
Fundição Minas Cláudio Ltda. Cláudio Fundição Minas Tradição Ltda. Cláudio
Fundição Quality Ltda. Cláudio Fundidos Minas Indústria e Comércio Ltda. Cláudio
Fundimig Ltda. Cláudio Lanterlite Cláudio
Luminárias Nossa Senhora Guia Ltda. Cláudio Metalúrgica Amapá Ltda. Cláudio
Metalúrgica Atual Cláudio Metalúrgica Dragão Cláudio
Metalúrgica JSA Ltda. Cláudio Minas Cláudio Moveis Ltda. Cláudio
MJB Fundidos Ltda. Cláudio Quality Fundidos Ltda. Cláudio
Veneza Indústria Comércio Importações e Exportações Ltda.
Cláudio
AMW Equipamentos Indústria e Comércio Ltda. Contagem Attrose Pintura Eletrostática Contagem
Brasaço Contagem Cardeal Pinturas Contagem
93
Ciclope Contagem Domine Contagem
Eletropint Contagem ESAB S.A. Indústria e Comércio Contagem
Ever-Light Indústria e Comércio Ltda. Contagem Exatamec Contagem
Funcional Móveis de Aço Contagem Globoshop Contagem
Indústria Santa Clara S/A Contagem Indalux Contagem
Julia Móveis Contagem Lorenzo Contagem
Mepe Contagem Mod Line Soluções Corporativas Contagem
Moderna Contagem Orteng Contagem
Pintepoxi Contagem Polar Gondolas Contagem Rafine Móveis Contagem Revest Metal Contagem
RPC Indústria e Comércio Ltda. Contagem Schak Equipamentos Elétricos Ltda. Contagem
Sempel Contagem Uniarte Contagem
Universal Pinturas Contagem Viareggio Móveis Exclusivos Ltda. Contagem
WEF Pintura Eletrostática Contagem Dimecol Divinópolis
Exercitar Fitness Divinópolis Gecol Divinópolis
JL Industrial Divinópolis Manejo Fitness Ltda. Divinópolis
Tecno 2000 Formiga Biomaster Equipamentos Hospitalares Governador Valadares
Thyssenkrupp Molas Ltda. Ibirité Sanecom Ibirité
Resil Igarapé Refrigeração Morais Ipatinga
CRA Eletrônica Itabira Intercast Ltda. Itaúna
Fundição Aldebara Ltda. Itaúna Esfera Itaúna
Angelia Móveis Tubulares Indústria e Comércio Ltda. João Monlevade Dinox João Monlevade
Poli Escolar João Monlevade Tessin Minas João Monlevade
Via Inox Indústria e Comércio Ltda. João Monlevade
94
Santa Maria Indústria Metalúrgica Juiz de Fora Fama Divisórias Lagoa Santa
Madeirense Móveis do Brasil Ltda. Lagoa Santa Nativa Indústria do Mobiliario S.A Lagoa Santa
CEP Metalúrgica Ltda. Manhuaçu Andrade Pinto Indústria e Comércio Mateus Leme
Aerobike Matozinhos Geraldo Magela Matozinhos
AABB Montes Claros Metalmomtes Montes Claros
Celso Montes Claros Elster Medidores de Água S.A Montes Claros
Hygitme Montes Claros Metalmotes Montes Claros
Minas Móveis Montes Claros Minaspuma Nordeste S.A Montes Claros
Móveis Belo Vale Montes Claros Artformas Nova Lima
R & A Industrial Ltda. Nova Lima Iluminar Nova Lima
LV Lustres Nova Lima Safol Pará de Minas
JB Pontes Passa Quatro JB Conte do Brasil & Cia Ltda. Passos
Sutileza Móveis para Escritórios Ltda. Pompéu Triliderança Pompéu
Josafa Correa Lourenço Me. Resplendor Doimo Ribeirão das Neves
Escolart Ribeirão das Neves Flexstar Ribeirão das Neves
Funilandia Pinturas Ribeirão das Neves Parceria Ribeirão das Neves
Prema Móveis Ribeirão das Neves SBS Sociedade Brasileira de Sinalização Ltda. Ribeirão das Neves
Lucci Indústria de Iluminação Ltda. Sabará Conexões Santa Marta Indústria e Comércio Ltda. Santa Luzia
Ormifrimo Santa Luzia Vitória Móveis Santa Luzia
Indústria de forjados São Romão São Romão BHR Sete Lagoas
Araleve Três Corações Metalúrgica Mardel Três Corações
Metagal Três Corações Serralheria Santa Tereza Várzea da Palma
ACM Pintura Eletrostática Venda Nova Mecan Vespasiano
BIG Blaster Vespasiano
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ANEXO C - Relatório de análises calorimétricas do resíduo de tinta em pó.