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I
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS PARA
ENGENHARIA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO E APROVEITAMENTO DE
CAVACOS DOS PROCESSOS DE RETIFICAÇÃO DE
ANÉIS DE PISTÃO
Autor: Amauri Teixeira
Orientado: Professor Dr. Manoel Ribeiro da Silva
Itajubá, Novembro de 2007
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I
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS PARA
ENGENHARIA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO E APROVEITAMENTO DE
CAVACOS DOS PROCESSOS DE RETIFICAÇÃO DE
ANÉIS DE PISTÃO
Autor: Amauri Teixeira
Orientado: Professor Dr. Manoel Ribeiro da Silva
Curso: Mestrado em Ciências dos Materiais para Engenharia
Área de Concentração: Metais
Itajubá, Novembro de 2007
M.G.-Brasil
Dissertação submetida ao Programa de Pós-
Graduação em Materiais para Engenharia como
requisito parcial à obtenção do título de Mestre
em
Ciências dos Materiais para Engenharia .
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II
III
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DOS
MATERIAIS PARA ENGENHARIA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO E APROVEITAMENTO DE
CAVACOS DOS PROCESSOS DE RETIFICAÇÃO DE
ANÉIS DE PISTÃO
Dissertação a ser aprovada pela banca examinadora em 21 de novembro de 2007,
conferindo ao autor, o título de Mestre em Ciências dos Materiais para Engenharia.
Composição da Banca Examinadora
Professor Dr. Manoel Ribeiro da Silva (Orientador) –ICE/UNIFEI.
Professor Dr. Sergio Souto Maior Tavares –IEM/UFF
Professor Dr. João Roberto Ferreira –UNIFEI
IV
Dedicatória
Primeiramente, dedico este trabalho a Deus, por tudo que tem feito na minha vida.
Aos meus pais, Philomena e Vicente (in memoriam), a quem devo a minha formação
moral, a inspiração, o caráter e a vida.
Meu amor, carinho e gratidão à minha esposa Maria Helena e aos filhos, Fábio,
Patrícia e Gabriela, que sempre me incentivaram na formação profissional e no
desenvolvimento cultural.
Aos meus familiares, Cida, Antonio Carlos, Guiomar, Carlos Eduardo, Zilá, sobrinhos
e amigos, que sempre me apoiaram ao longo deste caminho, tanto nas horas tristes como
nas alegres.
V
Agradecimentos
Ao meu Orientador, Professor Dr. Manoel Ribeiro da Silva, pela competência,
dedicação e amizade.
Ao Professor Dr. Demétrio Artur Werner Soares, pela colaboração, paciência e
amizade.
Ao Grupo Mahle, nas pessoas dos Sres. Milton Laugênio, J.Vitor, João Ricardo,
Cosme e Damião, Lourdes Silva, Rubens Nunes, demais amigos e colaboradores, pelo
apôio técnico e recursos disponibilizados, para a realização deste trabalho.
Aos docentes, colegas e funcionários do Instituto de Ciências Exatas da UNIFEI, e
aos da PRPPG nas pessoas das Sras. Maria Auta e Margarete, pelo conhecimento
compartilhado, apoio fornecido, eterna boa vontade, oportunidades proporcionadas, e
amizades conquistadas.
Aos meus colegas mestres Rodrigo, Ronaldo, Alessandro e aos mestrandos, Carlos
Alberto, Fabiana, Alessandra, Adelâine, Fabrício, Wagner, Alexandra e Janderson, pelo
permanente incentivo, colaboração, amizade, momentos de lazer e convívio profissional.
Em especial, ao Marcelo Robert F. Gontijo, que muito me auxiliou na solução dos
problemas, que foram aparecendo ao longo do tempo.
VI
só sei que nada sei
Sócrates (470 a. C. – 399 a. C.)
VII
Resumo
Teixeira, Amauri. (2007), Caracterização e aproveitamento de cavacos dos processos de
retificação de anéis de pistão, 97 p. Dissertação (Mestrado em Ciências dos Materiais para
Engenharia, Metais) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Itajubá.
A operação de retificação de desbaste nos materiais metálicos gera um subproduto
formado pelos seguintes componentes: resíduos metálicos, particulados provenientes dos
rebolos resinóides, terra diatomácea (material filtrante) e óleo solúvel em água, sendo este,
utilizado para a refrigeração das ferramentas de corte. Este subproduto é classificado de
acordo com a NBR 10004 de 2004 da ABNT como resíduo tóxico, não inerte, agridem o
meio ambiente com a sua poluição, impacta os cursos das águas e contamina o solo quando
destinado incorretamente para os aterros públicos sanitários. Na maioria das vezes, os
destinos finais adotados para este subproduto, são as companhias cimenteiras, para a sua
incineração, sendo o subproduto incorporado ao cimento, quando da sua fabricação. Este
trabalho é focado no aumento da eficiência e da produtividade do subproduto,
desenvolvendo uma nova proposta de reciclagem. As amostras do subproduto foram
coletadas, identificadas e analisadas no Centro Tecnológico (CT), das Indústrias da Mahle.
Os resultados da constituição química do subproduto foram obtidos através de microscopia
eletrônica de varredura (MEV), acoplado com microsonda de energia dispersiva (EDS). De
posse das informações qualitativas, realizaram-se dois experimentos com as amostras do
subproduto. Para o primeiro experimento, foi coletado 100g do subproduto. Este foi levado
a um forno mufla e aquecido a uma temperatura de 600°C, permanecendo durante
10minutos, nesta temperatura, seguido de um lento resfriamento. Em seguida, foi passado
um ímã permanente com o intuído de separar os materiais magnéticos dos não-magnéticos.
Para o segundo experimento, foi coletado 100g do subproduto e foi feito um ataque
químico com uma solução de NaOH. A solução química foi filtrada e calcinada e o material
sólido decantado, foi seco em uma estufa elétrica. Em seguida, foi passado um ímã
permanente com o intuído de separar os materiais magnéticos dos não-magnéticos, para
ambos os casos. Procedeu-se a análise química do material magnético obtendo-se os
valores de 2,73% para o carbono e 2,65% para o silício, indicando tratar-se de um ferro
VIII
fundido cinzento, hipoeutético. Com estes resultados, podemos concluir que o material
magnético pode ser usado pela metalurgia do pó na produção de peças ou ser pelotizado e
ser novamente fundido. O material não-magnético pode ser utilizado na fabricação de
tijolos de concreto e ser usado pela construção civil ou então, ser enviado aos aterros
públicos sanitários, pois, agora sua classificação mudou para material tóxico e inerte.
Palavra-chave: resíduo metálico, usinagem por retificação, reciclagem de material.
IX
Abstract
Teixeira, Amauri. (2007), Characterization and exploitation of piston ring chips in the
rectification process, 97 p. Dissertação (Mestrado em Ciências dos Materiais para
Engenharia, Metais) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal de Itajubá.
The rough grind machine operation in metallic material produce a sub product with the
followings components such as: metallic residue, small parts come from the resin grinds,
diatomaceous earth material (filter material) and soluble oil in water for tools cooling.
According NBR 10.004 of 2004 from ABNT, this sub product is toxic, not inert material,
aggress the environment with pollution in the water currency and contaminate the ground
when incorrectly go to the municipal solid waste. In the majority of times, the final
destination of this sub product, to incineration, is the cements company, being the
incorporated the sub product to the cement, during your production. The present work is
focused in increase the efficiency and productivity of the sub product, developing a new
recycling proposal. Samples of sub product were identified and the analyses were made in
(CT) Tech Center of Mahle Co. using the scanning electron microscopy (SEM), coupled to
the energy dispersive spectroscopy (EDS). With this qualitative result, two experiments are
made. The first one is: were collected 100g of sub product and put into the electric furnace
until the temperature of 600°C, stay during 10min and the electric furnace was disconnect.
After that, a permanent magnet was passed to separate the magnetic of the non-magnetic
materials.
In the second experiment were collected 100g of sub-product and to submit a one chemical
attack whit a solution of the NaOH. The chemical solution was filtered and calcined and the
decanted solid material was dry in an electric stove. After that, a permanent magnet was
passed to separate the magnetic of the non-magnetic materials, for both cases.
It was proceeded the chemical analysis from the magnetic material getting the values of
2,73% for carbon and 2.65% for silicon, indicating to be about the hypoeutectic gray iron
material
X
With theses results, we conclude that the magnetic material can be used in powder
metallurgy in production of pieces, or transformed in pellets and it is possible to melted
again. A non-magnetic material go to the production of concrete brick and used in building
wall construction, or go to the municipal solid waste, because now, he change the
classification to toxic and inert material.
Keywords: metallic residue, grinding machining process, recycling material
XI
Lista de figuras
Figura 1.1 – Fluxograma do processo com retíficas de desbaste 2
Figura 1.2 - Vista parcial da saída da máquina de filtragem 3
Figura 1.3 - Subproduto resultante da filtragem 3
Figura 1.4 - Subproduto ensacado 4
Figura 4.1a - Retifica com rebolo vertical 11
Figura 4.1b - Esquema de funcionamento da retifica 12
Figura 4.2 - Difratograma de raios X do material diatomáceo 16
Figura 4.3 - Aspectos morfológicos do material diatomáceo 17
Figura 4.4 - Detalhes morfológicos do material diatomáceo 18
Figura 4.5 - Mapeamento do alumínio e silício de uma frústula íntegra por
EDS
19
Figura 4.6 - Fluxograma do processo da metalurgia do pó 20
Figura 4.7 - Formato de pó atomizado 27
Figura 4.8 -
Formato de esponja 27
Figura 4.9 - Melhoria das propriedades no produto 30
Figura 4.10 - Densificação dos pós-metalicos 32
Figura 4.11 -
Ciclo de compactação 33
Figura 4.12 - Sinterização mecanismos 36
Figura 4.13 - Micrografia eletrônica de varredura de uma fratura em um
componente sinterizado
37
Figura 4.14 - Esquema de um forno de esteira contínua 38
Figura 4.15 - Esquema de um forno elétrico de esteira continua com detalhes
das câmaras de temperaturas
39
Figura 4.16 - Forno elétrico tipo poço 41
Figura 4.17 - Forno elétrico tipo poço com detalhe da tubulação para a injeção
de nitrogênio
42
Figura 5.1 (A) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Al
e Si.
49
XII
Figura 5.1 (B) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: O, Fe, Na,
Al, Si, K e Cr.
50
Figura 5.1 (C) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na,
Al, Si, e Cr.
51
Figura 5.1 (D) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na,
Al, Si, Mo, e Cr.
52
Figura 5.1 (E) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na,
Al, Si, e K.
53
Figura 5.1 (F) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na,
Mg, Al, Si, e Ca.
54
Figura 5.1 (G) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na,
Mg, Al, Si, e Ca.
55
Figura 5.1 (H) - Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com
microsonda de energia dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Al, Si,
Mo, Ca, Ti e Fe.
56
Figura 5.2 - Pó homogeneizado. 60
Figura 5.3 - Prensa hidráulica manual (Marconi) 61
Figura 5.4 - Amostras prensadas do material magnético 62
Figura 5.5 - Forno elétrico
63
Figura 5.6 - Corpo de prova embutido em baquelite. 63
Figura 5.7 - Metalografia do corpo de prova sinterizado, sem ataque químico
e, com aumento de 100X.
64
Figura 5.8 - Metalografia da peça atacada quimicamente com uma solução de
Nital e com aumento de 500X.
65
Figura 6.1 - Foto da matriz metálica 68
XIII
Figura 6.2 - Detalhes da matriz metálica 68
Figura 6.3 - Prensa hidráulica manual 69
Figura 6.4 - Buchas a verde 70
Figura 6.5 - Forno elétrico tipo mufla marca Quimis. 71
Figura 6.6 - Peças sinterizadas 71
Figura 6.7 - Bucha sinterizada embutida em baquelite 72
Figura 6.8 - Micrografia da bucha sinterizada com aumento de 200X 72
Figura 6.9 -
Projeto técnico de secagem e separação dos materiais magnéticos
e dos não magnético
74
Figura 6.10 - Fluxo de caixa pelo método: Prazo de Recuperação do Capital 86
XIV
Lista de tabelas
Tabela 4.1-Alguns exemplos de grãos abrasivos 14
Tabela 4.2 -Composição química do material diatomáceo 15
Tabela 4.3 - Desenvolvimento e marcos históricos da metalurgia do pó 21
Tabela 4.4 - Produtos sinterizados, aplicações e propriedades. 26
Tabela 5.1 -Análise química do material magnético. 58
Tabela 5.2 - Particulado magnético 59
Tabela 6.1 - Balancete Patrimonial-Ativo. 78
Tabela 6.2 - Balancete Patrimonial-Passivo 79
Tabela 6.3 - Demonstração do resultado – Sintético 80
Tabela 6.4 - Demonstrativo de resultado – Analítico. 81
Tabela 6.5 - Investimento Inicial 85
XV
SUMÁRIO
Dedicatória
VI
Agradecimentos
VII
Epígrafe
VIII
Resumo
IX
Abstract
XI
Lista de figuras
XIII
Lista de tabelas
XVI
Capítulo 1 - Introdução
1
1.1 - Considerações iniciais
1
1.2 - Introdução
1
1.3 - Fluxograma do processo com as retíficas de desbaste
2
1.4 - Referências
5
Capítulo 2 - Justificativo do projeto
6
2.1 - Considerações iniciais
6
2.1.1 - Resíduos Classe I - Perigosos
6
2.1.2 - Resíduos Classe II - Não inertes
7
2.1.3 - Resíduos Classe III - Inertes
7
2.2 - Notícias sobre o assunto
7
2.3 - Vantagens da reciclagem
7
2.4 - Referências
9
XVI
Capítulos 3 - Objetivos do Projeto
3.1 - Objetivos do Projeto
10
Capítulo 4 - Revisão Bibliográfica
4.1 - Operação de retificação de desbaste.
11
4.1.1 - Retificação de faces laterais de anéis de pistão
11
4.1.2 - Breve histórico da utilização dos processos abrasivos:
13
4.1.3 - A ferramenta abrasiva.
13
4.2 - Terra diatomácea
14
4.2.1 - Material compósito diatomáceo natural
15
4.3 - Metalurgia do pó
19
4.3.1 - Definições
19
4.3.2 - Breve histórico
21
4.3.3 - Vantagens e desvantagens do processo
22
- Vantagens
22
- Desvantagens
23
4.3.4 - Tipos de produtos obtidos pela metalurgia do pó
24
- Grupo (I)
24
- Metais refratários - (W, Mo, Ta, Nb).
24
- Metais duros
24
- Materiais porosos
24
- Materiais de fricção
24
- Materiais para contato elétrico
24
XVII
- Grafita
24
- Materiais compostos
24
- Ligas pesadas (W-Cu, W-Ni-Cu, W-Ni-Fe);
24
- Grupo (II).
25
4.3.2 - Obtenção dos pós.
26
- Atomização.
27
- Reação química e decomposição.
28
- Deposição eletrolítica.
28
-Processos mecânicos.
28
4.3.3 - Mistura, aglomeração e compactação.
28
- Mistura
28
- Aglomeração
29
- Melhorias das propriedades
30
- Compactação / conformação
31
- Prensagem uniaxial
33
- Prensagem isostática
34
- Prensagem a quente
34
4.3.4 - Sinterização
35
- Sinterização por fase sólida
35
- Sinterização por fase líquida
37
- Equipamentos de sinterização
38
4.3.5 - Operações complementares
40
XVIII
- Calibragem
40
- Tratamento a vapor
40
- Nitretação por plasma
41
- Têmpera / revenimento
42
- Acabamento
42
4.4 - Referências
44
Capítulo 5 - Materiais e Métodos
46
5.1 - Considerações iniciais
46
5.2 - Metodologia de pesquisa
48
5.3 - Caracterização do subproduto
48
5.4 - Experimentos realizados
57
5.5 - Distribuição granulométrica do material magnético
59
5.6 - Utilização do processo da metalurgia do pó
60
- Preparação do pó
60
- Compactação
61
- Sinterização
62
5.7 - Referências
66
Capítulo 6 - Resultados e Discussões
67
6.1 - Considerações iniciais
67
6.2 - Desenvolvimento do produto
67
6.3 - Preparação do pó metálico
69
6.4 - Compactação
69
6.5 - Sinterização
70
XIX
6.6 - Projeto técnico de secagem e separação dos materiais magnéticos
e dos não magnéticos.
73
- Funcionamento
73
6.7 - Viabilidade econômica do projeto.
74
6.7.1 - Fase de pré-investimento
74
6.7.2 - Fase de investimento (Implementação)
75
6.7.3 - Estudo de viabilidade de um projeto
75
6.7.4 - Avaliação financeira de um projeto
76
6.7.5 - Métodos de avaliação financeira
76
- Prazo de recuperação do capital
76
6.8 - Referências
87
Capítulo 7 - Conclusões
88
Capítulo 8 - Recomendações para Trabalhos Futuros
90
8.1 - Desenvolver uma técnica para purificar o material metálico
90
8.2 - Caracterização magnética e de superfície
90
8.3 - Caracterização elétrica
90
8.4 - Novas propostas de utilização
90
Apêndices
91
Apêndice A
91
Apêndice B
92
Apêndice C
93
Apêndice D
95
Apêndice E
96
Trabalhos em Congressos
97
Capítulo 1 - Introdução
1
Capítulo 1 - Introdução
1.1 - Considerações iniciais
Neste capítulo, serão abordados os principais aspectos deste trabalho e
apresentados os motivos que levaram à escolha do tema.
1.2 - Introdução
A operação de retificação de desbaste das faces lateral dos anéis de pistão
utilizada nos motores à combustão interna, para os materiais: ferro fundido cinzento,
ferro fundido nodular e ferros fundidos cinzentos martensíticos, perfazendo um total
de 17 tipos de composições químicas diferentes e não havendo uma separação destas
ligas, gera um subproduto, constituído pelos três seguintes componentes:
- O primeiro componente é o resíduo metálico ferroso, proveniente do
sobremetal removido da peça.
- O segundo componente é o particulado do rebolo resinóide, sendo gerado
em função do desgaste que o rebolo apresenta, ao remover o sobremetal da peça.
- O terceiro componente é o óleo solúvel em água, que é utilizado para
refrigerar a ferramenta de corte, que neste caso é o rebolo.
Estes três componentes irão compor a “borra” ou a lama das retíficas. Esta lama,
passa por um processo de filtragem, cujo objetivo é a recuperação do óleo solúvel.
No sistema de filtragem, temos o quarto componente do nosso subproduto que é
a terra diatomácea. Este material, que é um mineral, apresenta um aspecto poroso, e se
presta para atuar na operação de filtragem.
Após a filtragem, o óleo solúvel retorna às retíficas, isento de qualquer tipo de
particulado sólido, garantindo assim, as tolerâncias dimensionais da peça.
Temos então que, a geração do subproduto, formada pelos seus quatro
componentes, é de 200 toneladas/mês, sendo classificado conforme a norma ABNT-
NBR 10.004 de 2004, como resíduos sólidos, Classe I e Classe II, sendo ele tóxico, não
inerte, ou seja, ele é ativo na natureza, ele impacta nos cursos das águas, quando
Capítulo 1 - Introdução
2
derramados nos riachos ou rios e contamina o solo quando destinado incorretamente
para os aterros públicos sanitários [1].As companhias que estão compromissadas com o
meio ambiente, na maioria das vezes, enviam o subproduto às companhias cimenteiras,
para fazer a sua incineração, com um custo de descarte de R$ 210,00/tonelada, sendo o
subproduto incorporado ao cimento, quando da sua fabricação [2,3 e 4].
1.3 - Fluxograma do processo com as retíficas de desbaste
Na figura 1.1, apresentamos o fluxograma produtivo, com as operações das
retíficas, para um fofo. cinzento, alta liga.
Figura 1.1 - Fluxograma do processo com retíficas de desbaste [2]
Fonte: Grupo Mahle
Capítulo 1 - Introdução
3
Na figura 1.2 apresentamos o subproduto proveniente da filtragem do óleo
solúvel, em uma caçamba metálica, na saída da máquina de filtragem.
Figura 1.2 – Vista parcial da saída da máquina de filtragem [2]
Fonte: Grupo Mahle
A figura 1.3 apresenta o resíduo em detalhe, dentro da caçamba metálica e é este
subproduto, o foco do nosso trabalho, que tem uma geração de 200 toneladas/mês. A
figura 1.4 mostra o subproduto já ensacado, pronto a ser enviado às companhias
cimenteiras, com um custo de R$ 210,00/tonelada.
Capítulo 1 - Introdução
4
Figura 1.3 – Subproduto resultante da filtragem [2]
Fonte: Grupo Mahle
Figura 1.4 – Subproduto ensacado [2]
Fonte: Grupo Mahle
Capítulo 1 - Introdução
5
1.4 – Referências
[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS, Normas NBR, NB e
Projetos de normas.
[2] ELECTO EDUARDO SILVA LORA, Prevenção e controle da poluição nos setores
energético, industrial e de transporte. 2°ed. (2002). p.402-405
[3] International Ash Working Group (AWG). Municipal solid waste incinerator
residues. Studies environmental science, vol. 67. Amsterdam: Elsevier Science BV;
(1997).
[4] LIN KL, WANG KS, TZENG BY, LIN CY. The reuse of municipal solid waste
incinerator .y ash slag as a cement substitute. Res Conserv Rec 39(4) (2003);
p 315–324.
Capítulo 2 – Justificativas do Projeto
6
Capítulo 2 – Justificativas do Projeto
2.1 - Considerações iniciais
Considerando a crescente preocupação da sociedade com relação às questões
ambientais e o desenvolvimento sustentável, a ABNT (Associação Brasileira de Normas
Técnicas) através da NBR 10.004 de 2004, que trata dos resíduos sólidos –
classificação, fornece subsídios quanto ao gerenciamento dos resíduos sólidos [1].
A classificação dos resíduos sólidos envolve a identificação do processo ou
atividade que lhes deu origem, de seus constituintes e características, e a comparação
destes constituintes com listagens de resíduos e substâncias cujo impacto à saúde e ao
meio ambiente é conhecido.
A segregação dos resíduos na fonte geradora e a identificação da sua origem são
partes integrantes dos laudos de classificação, onde a descrição de matérias-primas, de
insumos e do processo no qual o resíduo foi gerado, devem ser explicitados.
A identificação dos constituintes a serem avaliados na caracterização do resíduo
deve ser estabelecida de acordo com as matérias-primas, os insumos e o processo que
lhe deu origem.
Os resíduos de acordo com a norma da ABNT-NBR 10.004[1], são
classificados em:
a) Resíduos Classe I – Perigosos
b) Resíduos Classe II – Não inertes
c) Resíduos Classe III - Inertes
2.1.1 - Resíduos Classe I – Perigosos
Resíduos perigosos são os resíduos ou mistura de resíduos que, em função de
suas características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e
patogenicidade, podem apresentar riscos à saúde pública provocando ou contribuindo
para o aumento da mortalidade ou incidência de doenças, e que apresentam riscos ao
meio ambiente quando manejados ou dispostos de forma inadequada.
Capítulo 2 – Justificativas do Projeto
7
2.1.2 - Resíduos Classe II- Não inertes
Resíduos não inertes são os resíduos sólidos ou mistura de resíduos sólidos que
não se enquadram na Classe I-Perigosos, ou na Classe III-Inertes poderão estar incluidos
na Classe II os resíduos combustíveis, biodegradáveis e solúveis em água.
2.1.3 - Resíduos Classe III – Inertes
Resíduos inertes são os resíduos sólidos ou misturas de resíduos sólidos que,
submetidos ao ensaio de solubilização (NBR 10.006: “Solubilização de Resíduos”), não
apresentarem quaisquer de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores
aos padrões de potabilidade de água, conforme a Listagem nº 8 da NBR 10.004,
excetuando-se os padrões de aspecto, cor, turbidez e sabor.
O Ministério da Saúde publicou, em 19/01/1990, a Portaria n° 36, com os novos
padrões de potabilidade para as águas.[2]
2.2 - Notícias sobre o assunto
As companhias que não estão compromissadas com o meio ambiente passam a
ser noticias de jornais, conforme Apêndices A, B, C e D.
2.3 - Vantagens da reciclagem
A reciclagem de resíduos, próprios ou gerados pelas indústrias tem que passar
por um controle bastante rígido, para observar – se uma tendência há diminuição do
impacto ambiental.
Desenvolvimento sustentável pode ser definido como uma forma de
desenvolvimento econômico que "emprega os recursos naturais e o meio ambiente, não
apenas em beneficio do presente, mas também, das gerações futuras" (SJÖSTROM,
1996) [3].
Capítulo 2 – Justificativas do Projeto
8
Tornar as formas de desenvolvimento econômico sustentável deixou de ser uma
bandeira de ecologistas sonhadores para ser um conceito importante na comunidade de
nações. A certificação ambiental retratada na série das normas ISO 14.000, já está
implantada no Brasil é a parte mais visível destas mudanças.
As atividades de pesquisa e desenvolvimento de novos materiais e componentes
são complexas e exigem um trabalho multidisciplinar, envolvendo pesquisadores nas
áreas de engenharia, ciências dos materiais e da saúde.
Capítulo 2 – Justificativas do Projeto
9
2.4 – Referências
[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 10.004:
Resíduos sólidos - Classificação. Segunda edição 31.05.2004
[2] ELECTO EDUARDO SILVA LORA. Prevenção e controle da poluição nos setores
energéticos, industriais e de transporte. 2°ed. (2002). p.404
[3]CH. SJÖSTRÖM, Durability and sustainable use of building materials. In:
Sustainable use of materials. J.W. Llewellyn & H. Davies editors. London BRE/RILEM, 1992.
Capítulos 3 – Objetivos do Projeto
10
Capítulos 3 – Objetivos do Projeto
3.1 – Objetivos do Projeto
O objetivo deste projeto é mudar a classificação do resíduo sólido gerado pelo
sistema de filtragem na operação de retíficas de desbaste/acabamento, que hoje é
classificado conforme a norma ABNT-NBR 10.004 de 2004, como resíduo sólido Classe
I e Classe II, ou seja, tóxico e não inerte, para resíduo sólido Classe I e Classe III, ou
seja , tóxico e inerte, fazendo as devidas separações dos componentes do subproduto,
promovendo a sua reciclagem e agregando valor aos produtos finais.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 11
Capítulo 4 – Revisão Bibliográfica
4.1 – Operação de retificação de desbaste.
4.1.1 - Retificação de faces laterais de anéis de pistão
Trata-se da operação da remoção mecânica, do material metálico ferroso das
faces laterais do anel de segmento, de ferro fundido cinzento, utilizando-se a ferramenta
de corte abrasivo, o rebolo, conforme figuras 4.1.a e 4.1.b.
Na figura 4.1.a, temos a fotografia de uma retífica que trabalha com rebolos
verticais. O operador faz alimentação das peças e controla através das botoeiras, os
movimentos da máquina, para realizar a operação de retificação.
Figura 4.1 a
–
Retifica com rebolo vertical
Fonte: Grupo Mahle [3]
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 12
Na figura 4.1.b, temos a representação esquemática de uma retífica. Ela tem dois
motores elétricos de 50CV cada um, que por meio de correias, acionam os eixos, cujas
extremidades, estão fixados os rebolos, que estão girando em sentidos de rotação
contrários, a 800 rpm cada um. Os anéis são colocados em uma calha vibratória e estes
são arrastados por uma corrente metálica de encontro aos rebolos, através de duas guias
metálicas, efetuando a operação de retificação.
Ao final da operação de retificação, os seguintes três componentes, estão
formando a “borra“ ou a lama das retíficas, que farão parte do subproduto, a saber:
resíduo metálico ferroso, particulado do rebolo resinóide e óleo solúvel em água.
Figura 4.1 b
–
Esquema de funcionamento da retifica.
Fonte: Grupo Mahle [3]
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 13
4.1.2 - Breve histórico da utilização dos processos abrasivos:
1. Os homens das cavernas foram os primeiros a usarem processos abrasivo
para fabricação de machados – era da pedra polida.
2. Os egípcios cortavam blocos de pedra utilizando cordas com abrasivos
impregnados em 4000 a.C.
3. Ainda os egípcios, em 2000 a. C. trabalhavam o bronze com uma
máquina rudimentar similar a um torno. Provavelmente esta foi a primeira retífica.
4. 800 a. C. já se usava pó de diamante para polimento (lapidação), na Índia.
5. Em 1500, Leonardo da Vinci construiu uma máquina de afiar, usando um
rebolo de pedra talhada a mão.
6. Em 1860 foi construída a primeira retificadora cilíndrica (Brown Sharp).
7. Em 1890 foi construída a primeira retificadora de disco, por Frederrick N.
Gardner que na época, era funcionário da Charles H. Besly Company.
8. Em 1912, a Gardner Machine Company constrói a primeira retificadora
de duplo disco. A patente havia sido registrada em 1909.
9. Em 1950, um grupo de engenheiros da General Eletric Company
desenvolveu o processo de obtenção de diamante por meio industrial.
10. No final da década de 1960, foi desenvolvido o CBN (nitreto cúbico de
boro), que foi uma evolução do carbeto de boro, que havia sido desenvolvido na década
de 1930 [3].
4.1.3 - A ferramenta abrasiva
O rebolo é uma ferramenta de corte de múltiplas arestas, constituído de um
elemento abrasivo, um elemento ligante e porosidades. O elemento abrasivo é formado
por materiais que apresentam elevada dureza, com a função de cortar o material, ou seja,
formar e remover o cavaco na peça em que se esta trabalhando.
A principal característica do grão abrasivo é a dureza, que é em função dela que é
melhorada a resistência da aresta de corte ao desgaste. Além da dureza, o grão deverá ser
“tenaz” para suportar os choques mecânicos durante a operação e “friável” para que, na
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 14
medida em que o desgaste arredondar as arestas cortantes, os grãos se fraturarão,
apresentando novas arestas.
Os abrasivos são classificados em duas categorias: abrasivos regulares e os
superabrasivos.
Dentro da categoria “regular” podemos destacar o óxido de alumínio (Al
2
O
3
) e o
carbeto de silício (SiC). Quanto aos superabrasivos, temos o nitreto cúbico de boro (BN)
mais conhecido como CBN ou através dos nomes comerciais de “Borazon” ou
“Bornitrite”, e o diamante (C) natural ou sintético.
Na tabela 4.1 identificamos alguns exemplos de grãos abrasivos [3].
AA, 38 A, EK 1 Óxido de alumínio branco
A , 19 A Óxido de alumínio marrom
GC, 39 C Carbeto de silício verde
SC, C Carbeto de silício preto
D Diamante natural
SD Diamante sintético
SDC Diamante sintético com cobertura
CB, CBN, BN Nitreto cúbico de boro
CBC Nitreto cúbico de boro com cobertura
4.2 – Terra diatomácea
A terra diatomácea é o quarto componente do subproduto e é utilizada no
processo da filtragem do óleo solúvel em água. Ela atua internamente aos tubos
metálicos do sistema de filtragem, por onde a lama das retíficas passa, fazendo a
filtragem do material, deixando passar somente o óleo solúvel em água, retendo todo e
qualquer tipo de particulado sólido.
Tabela 4.1-Alguns exemplos de grãos abrasivos:
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 15
4.2.1 - Material compósito diatomáceo natural
A terra diatomácea é um sedimento amorfo, originado a partir de frústulas ou
carapaças de organismos unicelulares vegetais tais como algas microscópicas aquáticas,
marinhas e lacustres, normalmente denominada diatomita. Por apresentarem natureza
silicosa, as frústulas desenvolvem-se indefinidamente nas camadas geológicas da crosta
terrestre [4,5].
A terra diatomácea é um material leve e de baixa massa específica aparente, cuja
coloração varia do branco ao cinza escuro [6]. Além disso, este material é constituído
principalmente por sílica opalina (58 até 91%) e impurezas tais como argilominerais,
matéria orgânica, hidróxidos, areia quartzosa e carbonatos de cálcio e de magnésio. A
maioria das diatomáceas apresenta tamanho entre 4 e 500 µm, bem como existem em
mais de 12.000 espécies diferentes.Os resultados da composição química da amostra de
material diatomáceo são apresentados na tabela 4.2[7].Verifica-se que do ponto de vista
químico o material é constituído basicamente pelos óxidos SiO
2
, Al
2
O
3
e Fe
2
O
3
, que
correspondem à cerca de 85%.
Tabela 4.2 - Composição química do material diatomáceo [7]
Composição (% em peso)
SiO
2
65,78
Al
2
O
3
17,42
Fe
2
O
3
2,19
CaO 0,12
MgO 0,60
Na
2
O 0,30
K
2
O 0,88
TiO
2
0,96
Perda ao fogo 11,76
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 16
O difratograma de raios X para o material diatomáceo é mostrado na figura 4.2,
apresentamos o gráfico dado pela Intensidade relativa (u.a.) versus 2θ. A radiação
utilizada nos raios-X foi a do Cu Kα ( λ= 1,54 Ǻ e 2θ = 20°- 70° ).
Os picos principais do quartzo (SiO
2
) e da caulinita (2SiO
2
. Al
2
O
3
. 2H
2
O)
aparecem bem definidos, evidenciando a contaminação da amostra.
Pode-se observar, também, que a amostra contém outras impurezas tais como
gipsita Al(OH)
3
e mica muscovita (KAl
2
(Si
3
Al)O
10
(OH)
2
), porém em menores
quantidades.
Figura 4.2
-
Difratograma de raios-X do material diatomáceo [7]
Intensidade (u.a)
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 17
A figura 4.3 mostra aspectos morfológicos do material diatomáceo, com destaque
para as frústulas diatomáceas, a gipsita e a muscovita.
As frústulas diatomáceas intactas possuem um formato tubular e apresentam
tamanhos longitudinais acima de 15 µm. Além disso, esta amostra contém outras
impurezas tais como caulinita e gipsita. Pode ser observada uma grande quantidade de
fragmentos de material diatomáceo. Detalhe do material diatomáceo é mostrado na
figura 4.4.
Nota-se que a superfície da partícula diatomácea (frústula) é escamosa com orifícios
retangulares visíveis formando uma espécie de arranjo tipo colméia, os quais designam a
elevada propriedade filtrante deste material. Os cristais de caulinita estão normalmente
alojados nos orifícios da frústula. Assim, o material diatomáceo estudado, por sua própria
natureza, pode ser considerado como sendo um material compósito natural.
Figura 4.3 - Aspectos morfológicos do material diatomáceo [7]
Frústulas
Gipsita
Muscovita
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 18
A figura 4.5 mostra o mapeamento por elementos através de EDS, no qual silício
e alumínio foram detectados. O silício está principalmente relacionado ao material
diatomáceo, enquanto que o alumínio está provavelmente relacionado à presença dos
cristais de caulinita.
Figura 4.4 - Detalhes morfológicos do material diatomáceo [7]
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 19
4.3 - Metalurgia do pó
4.3.1 – Definições
O processo de metalurgia do pó consiste na obtenção de pós-metálicos e na sua
transformação através de etapas importantes como a compactação e o tratamento de
sinterização, em temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base (material base),
resultando em produtos de alta precisão e propriedades desejadas. Um fluxograma do
processo da metalurgia do pó é apresentado na figura 4.6.
A metalurgia do pó permite a produção seriada de peças simples ou complexas,
com a mesma facilidade.
Normalmente, a produção de peças sinterizadas está associada a altos volumes de
produção, quando então o custo do ferramental é diluído a valores que o tornem
Figura 4.5 – Mapeamento do Al e Si de uma frústula integra por EDS [7]
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 20
economicamente viável. À medida que a geometria da peça se torna mais complexa,
pode-se trabalhar economicamente em lotes de baixas quantidades, sendo os custos de
usinagem eliminados ou bastante reduzidos [8,9].
Figura 4.6 – Fluxograma do processo da metalurgia do pó [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 21
4.3.2 – Breve histórico.
A técnica de metalurgia do pó vem sendo utilizada pelo homem há milênios. O
desenvolvimento e marcos históricos da metalurgia do pó estão relatados na tabela 4.3
[11], porém, sob o ponto de vista industrial, a obtenção de peças sinterizadas é recente,
se comparada com outros processos metalúrgicos.
Tabela 4.3 – Desenvolvimento e marcos históricos da metalurgia do pó [11].
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 22
Os avanços mais significativos ocorreram no início do século XX, com o
domínio dos processos de fabricação de pós por redução e eletrólise e, a busca de uma
técnica que permitisse a fabricação de peças de metais refratários de alto ponto de fusão,
como o tungstênio e o molibdênio, até então limitados pelos processos existentes.
Assim, os primeiros produtos que marcaram o desenvolvimento da metalurgia do pó
tinham o tungstênio como metal de base, tais como o metal duro, os filamentos de
lâmpadas elétricas, e os contactos elétricos.
O desenvolvimento experimentado pela metalurgia de pó nos anos de 1970
permitiu um aumento no desempenho da metalurgia do pó, oferecendo um melhor
controle da microestrutura, homogeneidade composicional e materiais com propriedades
mecânicas em níveis iguais (ou freqüentemente melhores do que) aos produtos obtidos
por fundição ou conformação mecânica.
Os materiais fundidos apresentam falhas, resultantes das diferentes capacidades
dos constituintes de se solidificarem a partir da fase líquida. No caso de produtos
sinterizados, a adequada mistura de pós e sinterização com transformações na fase
sólida, permitem um alto grau de uniformidade do material com homogeneidade de
microestrutura e, conseqüentemente, melhores propriedades mecânicas.
Alguns fatores econômicos contribuem para que atualmente a metalurgia do pó
venha sendo utilizada em larga escala, tais como, o número reduzido de operações na
produção da peça acabada, em relação a outros processos, e o aproveitamento quase total
da matéria prima.
4.3.3 – Vantagens e desvantagens do processo
As vantagens e desvantagens do processo são citadas a seguir:
– Vantagens:
o As temperaturas de sinterização utilizadas são baixas em relação a outros
processos, com utilização de fornos de concepção simples com menor
consumo de energia.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 23
o O produto final possui estreita tolerância dimensional, e excelente
acabamento superficial não precisando na maioria dos casos de operações
finais.
o É possível produzir componentes com formas complexas, muitas vezes
inacessíveis a outros processos de fabricação.
o Perfeito controle da composição química do material, podendo ser
produzidos componentes de alta pureza.
o Possibilidade de obtenção de materiais com propriedades físicas e/ou
químicas para os quais a metalurgia do pó é a única técnica viável de
fabricação. Ex: materiais porosos, metal duro, materiais refratários.
o O processo é de alta produtividade proporcionando a fabricação de grande
quantidade de bens de consumo em menor tempo, além de facilitar a
automação, minimizando o custo de inspeções no controle de qualidade.
o Peças para protótipos podem ser atualmente produzidas a um custo mais
baixo, devido ao desenvolvimento de processo de moldagem a laser.
- Desvantagens:
o A forma geométrica da peça é limitada, possibilitando que a mesma seja
extraída de uma matriz de compactação.
o Nos processos convencionais de compactação e sinterização, o tamanho da
peça é limitado, uma vez que as potências requeridas para compactação são
proporcionais às suas áreas transversais. Algumas técnicas avançadas da
metalurgia do pó em desenvolvimento, já superam esse problema.
o O processo produz uma porosidade residual que deve ser eliminada, no
caso de aplicações que requerem altas solicitações mecânicas.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 24
4.3.4 – Tipos de produtos obtidos pela metalurgia do pó
Os produtos obtidos pela metalurgia do pó podem ser divididos em dois grandes
grupos, I e II.
- Grupo (I)
Aqueles que por suas características próprias ou pelas propriedades finais
desejadas, só podem ser obtidos pela técnica de compactação e sinterização, a partir de
pós, exemplos:
- Metais refratários - (W, Mo, Ta, Nb).
- Metais duros - Tais como carbonetos de W, Ti, Ta, e Nb associados a um
metal aglomerante, do grupo do Fe, no caso o Co, apresentam elevada dureza à
temperatura ambiente, mantendo a dureza às altas temperaturas.
- Materiais porosos - Para aplicação em filtros, buchas autolubrificantes para
mancais e as placas das baterias alcalinas.
- Materiais de fricção - Constituídos por um metal base (Cu ou Fe), um ou mais
pós-abrasivos; Al
2
0
3
(alumina), SiC (carbeto de silício), SiO
2
(sílica), SiFe (silicieto de
ferro ) e, um ou mais pós lubrificantes do tipo grafita, Pb e o MoS ( sulfeto de
molibdênio).
- Materiais para contato elétrico do tipo metalgrafita e materiais compostos:
- A grafita se presta a contatos elétricos de baixa densidade de corrente,
com baixa perda mecânica. Para aumentar a capacidade de transporte de corrente e
dissipação de calor, adiciona-se liga de Cu e de Ag, que possuem alta condutibilidade,
porem, possuem alto coeficiente de atrito.
- Os materiais compostos - procura-se combinar as propriedades do Cu
e Ag com as características de alta resistência ao calor, ao desgaste e à formação de
arcos de metais refratários como o tungstênio e o molibdênio.
- Ligas pesadas (W-Cu, W-Ni-Cu, W-Ni-Fe).
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 25
- Grupo (II)
O dos produtos que, embora possam ser fabricados pelos processos metalúrgicos
convencionais, tem na metalurgia do pó uma produção com mais eficiência (facilidade
de automação) e, econômica (extrusão de tubos sem costura).
O setor de metalurgia do pó vem experimentando desenvolvimento tecnológico
significativo no sentido de otimizar as propriedades dos materiais e a sua performance
em serviço, a fim de atender indústrias altamente sofisticadas como aeroespacial,
eletrônica e nuclear.
A tabela 4.4 mostra alguns produtos sinterizados, com relação ao material e suas
propriedades, oferecendo uma visão geral das principais aplicações desses produtos.
Com exceção das peças estruturais, os demais produtos listados, só podem ser obtidos
através da técnica da metalurgia do pó. [11]
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 26
Tabela 4.4 - Produtos sinterizados, aplicações e propriedades [11]
4.3.2 – Obtenção dos pós
Geralmente, os pós são adquiridos de fornecedores especializados, de modo que
a produção do pó a ser utilizado para a obtenção do produto, não é responsabilidade de
quem faz o produto. Entretanto, em alguns casos, o pó precisa ser fabricado também
pelo metalurgista do pó. De qualquer modo, o pó a ser utilizado nas etapas posteriores,
deve ter propriedades adequadas, pois, as propriedades finais da peça produzida,
dependem de cada uma das etapas do processo, incluindo as características do pó.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 27
Muitos metais e ligas metálicas são naturalmente obtidos por técnicas extrativas,
na forma de pó. A técnica apenas deve ser ajustada para que produza pós com
características adequadas e reprodutíveis.
Na fabricação dos pós, várias técnicas podem ser empregadas tais como [8]:
- Atomização
Pós de alumínio, aço, ferro, cobre, bronze, além de outros, podem ser feitos
através de atomização, conforme mostrada na figura 4.7. Esta técnica consiste em fundir
o material em um forno e transferir o metal para uma panela de vazamento com um sifão
no fundo.
Um filete do líquido escorre do orifício e é bombardeado por um feixe líquido,
ou de um gás. O filete é então subdividido em finíssimas gotículas que caem em um
líquido e que são imediatamente resfriadas [8].
Através deste método podem-se produzir pós com partículas quase esféricas e
com uma distribuição granulométrica bem definida.
Figura 4.7 – Formato de pó atomizado [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Com ligeiras modificações, este método pode ser usado para produzir pós com
partículas de faces irregulares e porosas, semelhantes a uma esponja [10] como
identificada na figura 4.8.
Figura 4.8 – Formato de esponja [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Esponja
Atomizado
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 28
- Reação química e decomposição
Consiste na redução de óxidos metálicos, através do emprego de um agente
redutor sólido (carbono) ou gasoso. Os metais mais comumente produzidos na forma de
pó, por este processo são: o tungstênio, o molibdênio, o cobre e o ferro.
- Deposição eletrolítica
Este processo emprega soluções metálicas e sais fundidos, sendo o metal
precipitado no catodo da célula eletrolítica, quer na forma de pó, quer na forma que
possa ser desintegrada mecanicamente. Os metais que se prestam a esse processo são: o
ferro, o cobre, o níquel, o cádmio, etc.
- Processos mecânicos
Consiste em produzir-se um impacto entre o material a ser desintegrado e uma
massa dura, sendo o método mais utilizado a moagem do material, utilizando-se um
moinho de bolas. Os pós mais comuns utilizados por este processo, são o dos metais
bismuto e antimônio.
4.3.3 – Mistura, aglomeração e compactação.
- Mistura
Em muitos casos, os pós são fornecidos prontos para uso. Em outros casos, é
necessário prepará-los para uso posterior. Em todos os casos, é importante conhecer as
características deste pó para que se saiba se ele é adequado para o processamento em que
se quer empregar.
As características mais importantes dos pós são: a composição e o tamanho
médio de partícula, mas eventualmente, outras características podem ser importantes,
tais como a distribuição de tamanho de partícula, os principais contaminantes, a forma
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 29
das partículas, a área superficial específica (m
2
/g), a reatividade, a densidade aparente, o
ângulo de repouso, a fluidez, a compressibilidade, a toxidade, a piroforicidade, entre
outras. Todas estas características estão direta ou indiretamente relacionadas às etapas
seguintes de processamento ou as reações que podem ocorrer entre os materiais e/ou
entre estes e a atmosfera de processamento.
Quando os pós recebidos não são adequados para uso direto, então eles devem
sofrer um tratamento antes de se iniciar a seqüência usual da metalurgia do pó. Este
tratamento é comum quando se pretende fazer uma liga e os pós dos constituintes devem
ser misturados e homogeneizados.[12]
Quando se deseja misturar pós-diferentes para formar uma liga ou mesmo usar
pós de mesma natureza, porém, de estoques diferentes, é necessário fazer uma mistura
dos pós e garantir a homogeneização dela.
Existe uma variedade de equipamentos que garantem diferentes níveis de
qualidade de mistura e homogeneização, podendo-se fazer a mistura mecânica, usando
um misturador em V ou em Y. Utilizam-se igualmente, tambores cilíndricos rotativos,
horizontais ou inclinados.
Na operação da mistura, quando se deseja aumentar a compressibilidade dos pós
e proteger a matriz de compactação coloca-se nos pós, um agente que servirá como um
atenuador do atrito entre as partículas e entre estas e as paredes da matriz de
compactação, durante a conformação dos pós.
Ceras ou grafita em pó são usadas como substâncias lubrificantes. Em geral, elas
formam uma fina camada sobre a superfície das partículas. É na etapa da mistura e
homogeneização que as partículas são cobertas para protegê-las contra a oxidação e,
quando se pretende promover a aglomeração dos pós-metálicos.
– Aglomeração
A aglomeração das partículas é também um recurso usado para aumentar a
fluidez do pó, pois, pós de partículas maiores escorrem mais facilmente. Existem
diversas técnicas para isso. A mais comum é a mistura do pó com alguma substância
geralmente orgânica, podendo ser usado o álcool, acetona e também a cera.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 30
Esta substância une diversas partículas, formando um aglomerado. Se estes
aglomerados têm forma arredondada, maior será sua fluidez.
Outro método simples de aglomeração é a compactação do pó à baixa pressão,
provocando a aglomeração de partículas por meio da pressão [13].
Recomenda-se para o pó-metálico que apresenta uma certa toxidade ou ele é
muito fino, que o mesmo seja aglomerado, recebendo a adição das substâncias
orgânicas, para diminuir a concentração das partículas em suspensão, no ambiente de
trabalho.
- Melhorias das propriedades
Também é na fase da mistura e homogeneização que pós-metalicos, de outros
elementos químicos são adicionados, com o intuito de alterar as propriedades do produto
final. A figura 4.9 mostra para o material ferro fundido cinzento, que a adição de pós-
metalicos, tais como o C, Cu, Ni, Mo e o MnS, que eles alteram as propriedades
mecânicas do produto final, conforme demonstrado na figura 4.9[10]
Figura 4.9 – Melhoria das propriedades no produto, para o ferro fundido cinzento [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
UsinabilidadeUsinabilidade
MnSMoNiCuC
=
ResistênciaResistência
MecânicaMecânica
=
CompressibilidadeCompressibilidade
=
TemperabilidadeTemperabilidade
Resistência a fadigaResistência a fadiga
=
Resistência ao Resistência ao
desgastedesgaste
=
DurezaDureza
=
=
Controle DimensionalControle Dimensional
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 31
4.3.3 - Compactação / conformação
Uma das vantagens competitivas que tem a metalurgia do pó é sua capacidade de
produzir peças em seu formato final ou próximo a este, dispensando assim, dispendiosas
etapas de acabamento, ou exigindo um trabalho de acabamento muitíssimo mais
reduzido que outras técnicas. Isto é possível porque a peça é tornada rígida já em sua
forma final. Isto significa que se deve dar à massa de pó uma forma geométrica. A esta
tarefa, dá-se o nome de conformação [13].
A compactação é a etapa nas quais as partículas de pó são comprimidas umas
contra as outras em uma cavidade de uma matriz, resultando na forma do produto mais
desejado.
As irregularidades superficiais das partículas intertravam-se por deformação
plástica e certa quantidade de solda a frio ocorre entre suas superfícies.
O objetivo é obter um compactado verde com nível de densidade ou porosidade
desejada, e resistência suficiente para suportar o manuseio até a sinterização, sem danos
[14].Na figura 4.10 apresenta-se a seqüência do processo de densificação dos pós-
metalicos onde a massa permanece constante o volume e as porosidades diminuem e a
densidade aumenta.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 32
Figura 4.10 - Densificação dos pós-metalicos [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Existem três procedimentos básicos de prensagem dos pós, a saber: uniaxial,
isostático (ou hidrostático) e a prensagem a quente. [15]
- Prensagem uniaxial
Esta é a forma mais comum de conformação usada na metalurgia do pó.
Necessita de uma prensa e de um molde, denominado matriz. A matriz é composta por
uma cavidade e um êmbolo. Ambos possuem formas apropriadas, relacionadas à forma
da peça. O pó é colocado dentro do molde e o êmbolo é pressionado pela prensa, contra
o pó. Depois que a pressão é retirada, a peça é sacada da cavidade na forma desejada.
Este tipo de conformação possui muitas vantagens.
As maiores são a simplicidade e a possibilidade de automação, o que permite
produção em larga escala.
As principais desvantagens são os altos custos do ferramental, principalmente
devido às matrizes e a seu grande desgaste, a limitação das formas que se pode obter
(peças com certa simetria, principalmente cilindricamente simétricas) e a limitação do
tamanho destas peças, impostas pela capacidade de prensa usada para a prensagem do
pó.
•
Massa constante
•
Volume diminui
•
Densidade aumenta
•
Porosidade diminui
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 33
A prensagem uniaxial possui outra limitação, ou seja, a pressão não é aplicada de
modo uniforme ao longo de toda massa de pó. Isto resulta em gradientes de densidade na
peça prensada, o que pode levar a defeitos nas etapas posteriores.O procedimento de
compactação uniaxial está esboçado na figura 4.11[10]
Figura 4.11 – Ciclo de compactação [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Enchimento
Compactação Extração
Compactação de dupla ação
Punção
Inferior
Matriz
Punção
Superior
Alimentador
Peça
“Verde”
Enchimento
Compactação Extração
Enchimento
Compactação Extração
Enchimento
Compactação Extração
Compactação de dupla ação
Punção
Inferior
Matriz
Punção
Superior
Alimentador
Peça
“Verde”
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 34
- Prensagem isostática
Na prensagem isostática o material pulverizado está contido em um envelope de
borracha, e a pressão é aplicada por um fluido isostaticamente (isto é, ele possui a
mesma magnitude de pressão em todas as direções).
São possíveis formas mais complicadas do que em uma situação de prensagem
uniaxial; entretanto, a técnica isostática consome mais tempo e é de execução de mais
alto custo.
Tanto para o procedimento uniaxial como para o isostático, é exigida uma
operação de tratamento térmico de sinterização, após a operação de prensagem [15].
Durante o tratamento térmico de sinterização, a peça moldada apresenta uma
contração em volume e experimenta uma redução em sua porosidade, juntamente com
uma melhoria de sua integridade mecânica.
Essas alterações ocorrem mediante a coalescência das partículas de pó para
formar uma massa mais densa, em um processo conhecido como sinterização [15].
- Prensagem a quente
Com a prensagem a quente, a prensagem do pó e o tratamento térmico são
realizados simultaneamente, ou seja, o agregado pulverizado é compactado a uma
temperatura elevada.
O procedimento é usado para materiais que não formam uma fase liquida, exceto
quando submetidos a temperaturas mais elevadas e impraticáveis de serem aplicadas.
Está é uma técnica de fabricação de alto custo, que possuem algumas limitações.
Ela é onerosa em termos de tempo uma vez que, o molde e a matriz devem ser
aquecidos e resfriados a cada ciclo, além disso, geralmente o molde é de fabricação com
alto custo, além de possuir normalmente uma vida útil curta [15].
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 35
4.3.4 - Sinterização
Sinterização pode ser brevemente definida como um processo termicamente
ativado, através do qual, um conjunto de partículas apenas em contato mútuo, ligam-se
umas às outras, formando uma superestrutura rígida, total ou parcialmente denso.
É o processo em que, sob determinadas condições termodinâmicas (temperatura,
tempo e atmosfera) ocorre à ligação metalúrgica entre partículas e difusão dos elementos
de liga.
O objetivo é elevar significativamente as propriedades mecânicas do
compactado.
Diferentes materiais e pós com diferentes características, sinterizam
diferentemente, porem, pode-se agrupar todos estes tipos em duas classes: a sinterização
por fase sólida e a sinterização por fase líquida.
- Sinterização por fase sólida
Neste caso, durante o processo de aquecimento, nenhuma das fases do material
sob sinterização está presente na forma líquida. O mecanismo de sinterização é a difusão
atômica em estado sólido. Dito de forma breve, o processo de sinterização de um
material monofásico, dá-se pela tendência que tem o material de minimizar sua energia,
o que pode ser feito diminuindo sua área superficial (diminuição da energia do material).
Deste modo, regiões das partículas que possuem altas áreas superficiais específicas
(energia por unidade de massa) devem ter suas formas suavizadas, ou seja, seus perfis
tornam-se mais arredondados. A área de contato entre duas partículas é uma região com
esta característica. A forma de diminuir a superfície desta região é a criação de um
contato entre as partículas, chamado pescoço, conforme mostrado nas figuras 4.12 e
4.13. Para isto, átomos de ambas as partículas migram delas para a região de contato.
Assim, o pescoço aparece e cresce com o tempo, dependendo da temperatura, uma vez
que, o transporte ocorre por difusão. São diversos as fontes de átomos e seus percursos,
da fonte ao pescoço.
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 36
Como o transporte atômico ocorre por difusão de lacunas, pode-se entender que
as lacunas têm origem na área do pescoço e, sumidouro nas fontes dos átomos. A criação
destes pescoços nos contatos entre as partículas, torna a estrutura interconectada e mais
rígida. Com o crescimento destes pescoços, a peça fica cada vez mais rígida. A
tendência é que toda a porosidade interna da peça desapareça e ela se torne
completamente densa. Isto de fato ocorre, se a temperatura for alta e o tempo for longo o
suficiente [16].
Quando a sinterização ocorre entre materiais diferentes, o processo é mais
complicado, pois envolve interdifusão de diferentes espécies atômicas e a formação de
ligas e fases intermediárias, podem ocorrer. Neste caso, até mesmo a sinterização pode
não acontecer, pois as variações de energia devidas à interação entre as diferentes fases
podem exceder em muito a variação de energia devido à sinterização. Quando esta
variação de energia permite a sinterização, esta pode ser retardada ou acelerada. No
último caso, a sinterização é dita ser ativada por reação.
Figura 4.12 - Sinterização – mecanismos [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Pescoços de sinterização formados por difusão das partículas do metal
Esferas de Metal
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 37
- Sinterização por fase líquida:
Neste tipo de sinterização, necessariamente existem no mínimo dois diferentes
materiais misturados sinterizando. Uma fase líquida surge à determinada temperatura
como conseqüência da fusão de um dos componentes ou de uma reação entre eles. É esta
fase líquida a responsável pela diminuição da energia superficial do sistema e pelo
fechamento da porosidade, provocando o enrijecimento da estrutura quando a
temperatura é abaixada e o líquido é solidificado.
A sinterização é feita em temperaturas específicas que dependem do tipo de
sinterização a ser feito e dos materiais a serem sinterizados. A atmosfera do forno de
sinterização é um outro aspecto a ser observado, pois pode ser manejada para provocar
ou evitar certas reações [16].
Pescoço de Sinterização
Figura 4.13
–
Micrografia eletrônica de varredura de uma fratura em um componente sinterizado [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 38
– Equipamentos de sinterização
São inúmeros os tipos de fornos empregados na metalurgia do pó, assim como é
grande a variedade de atmosferas protetoras. De uma maneira geral, as fontes de
aquecimento podem ser classificadas em:
Gás, utilizado geralmente até temperaturas da ordem de 1180°C.
Eletricidade, pelo emprego de elemento de resistências. Exemplo Ni-Cr, até
temperatura da ordem 1150°C, ao molibdênio até temperatura da ordem de 1800°C [8]
A figura 4.14 mostra esquematicamente um dos tipos de forno mais empregado o
de esteira contínua.
Figura 4.14 - Esquema de um forno de esteira contínua [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 39
A figura 4.15 mostra esquematicamente um forno elétrico de esteira continua,
destacando em detalhe, as varias câmaras de aquecimento em função de suas
temperaturas.
Figura 4.15
–
Esquema de um forno elétrico de esteira continua com detalhes das câmaras de temperaturas [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 40
4.3.5 – Operações complementares
Nem sempre, a operação de peças sinterizadas termina na operação final de
sinterização.
Comumente são empregadas operações complementares, com o objetivo de dar
melhor acabamento ou maior precisão dimensional às peças, melhorar sua densidade,
dureza e resistência mecânica, recobrí-las com revestimentos protetores [8]. Abaixo,
relacionamos as operações mais empregadas pelas indústrias:
– Calibragem
É o processo pelo qual se corrige a distorção dimensional, proveniente da etapa
de sinterização, quando necessário.
Adicionalmente há melhoria do acabamento superficial e/ou aumento das
propriedades mecânicas.
– Tratamento a vapor
É o processo pelo qual se forma uma camada de óxido de ferro estável pela
reação química do ferro com vapor de água. Normalmente esse tratamento é feito em um
forno tipo poço conforme mostrado na figura 4.16.
Tem como objetivos, elevar a resistência à oxidação/ corrosão, dureza,
resistência ao desgaste e conferir relativa impermeabilização [10].
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 41
– Nitretação por plasma
É o processo pelo qual se forma uma camada nitretada pela reação iônica do
nitrogênio com o ferro e outros elementos de liga [10].
O objetivo é elevar a dureza superficial e a resistência ao desgaste, com baixa
deformação no componente e de forma limpa.
A figura 4.17 mostra um forno elétrico tipo poço com detalhes da tubulação de
gás de nitrogênio.
Figura 4.16
– Forno elétrico tipo poço [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 42
– Têmpera / revenimento
É o processo pelo qual se resfria rapidamente a peça ao final da sinterização,
gerando microestrutura martensítica/bainítica.
A tempera é seguida de revenimento para eliminação das tensões, melhoria da
tenacidade e ajuste dos valores de dureza e da resistência mecânica [8].
– Acabamento
Devido ao tamanho médio relativamente reduzido, juntamente com formatos
complexos das peças, o acabamento requer um procedimento e precauções especiais,
diferentes dos fundidos e usinados.
Considerando-se a propriedade inerente da peça obtida pela metalurgia do pó,
demandará cuidados especiais em cerca de todas as operações secundárias, tais como na
limpeza e na rebarbação.
As rebarbas são formadas nas junções das ferramentas, no diâmetro externo,
furos ou superfícies paralelas à direção de compactação.
Figura 4.17
- Forno elétrico tipo poço com detalhe da tubulação para a injeção de nitrogênio [10]
Fonte: Cortesia Mahle MIBA
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 43
Para retirar as rebarbas indesejáveis das superfícies da peça, o jateamento com
granalhas de aço é muito usado, isto é feito em máquinas especiais onde as peças ficam
girando enquanto um jato de granalha é dirigido sobre elas. Além de retirar as rebarbas,
há um pequeno aumento da sua resistência mecânica, ocorrendo também, a formação de
tensões compressivas, nas superfícies das peças [10].
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 44
4.4 – Referências
[1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS, Normas NBR, NB e
Projetos de normas.
[2] ELECTO EDUARDO SILVA LORA, Prevenção e controle da poluição nos
setores energético, industrial e de transporte. 2°ed. (2002). p.402-405
[3] APOSTILAS PARA TREINAMENTO DE OPERADORES DE RETIFICAS,
Cortesia Grupo Mahle.
[4] P. S. SANTOS, Ciência e Tecnologia de Argilas. Vol. 2,2a Edição, Editora
Edgard Blücher Ltda., S. Paulo, Brasil (1992) p. 666-672.
[5] M. S. ANDRADE, N. M. M. OLIVEIRA, M. A. C. GÓES, S. C. A. FRANÇA,
Anais do 56º Congresso Anual da ABM. Belo Horizonte, M.G. (2001) p.1019-1028.
[6] A. C. MEISINER, Diatomite, Mineral Commodity Summaries. USA, (1981)
p.46-47.
[7] G P. SOUZAL, M. FILGUEIRA, R. ROSENTHALL, J. N. F. HOLANDA,
Caracterização de material compósito diatomáceo natural. Cerâmica vol.49 n° 309
São Paulo Jan. /Mar. (2003).
VICENTE CHIAVERINI, Metalurgia do pó. Técnicas e Produtos 4°edição ABM
(2001)
[9]H. G. RUTZ, F. G. HANEJKO, LUKS. Warm compaction offers high density at
low cost. Journal, Metal Powder Report (1994) 49 (9) p 40-47
[10] CORTESIA MAHLE - MIBA
[11] NUNES R. A, Conformação de Materiais – DCMM-PUC Rio Introdução –
(2003). Doc.
[12] G.F.BOCCHINI, Warm compaction of metal powders: why it works, why it
requires a sophisticated engineering approach. Journal Powder Metallurgy, 42 (2)
(1999) p 171-180.
[13] H. F FISCHMEISTER, E. ARZT, Densification of powders by particle
deformation. Journal Powder Metallurgy, 26 (2) (1983) p 82-88
Capitulo 4 – Revisão Bibliográfica 45
[14] H. G. RUTZ, F. G. HANEJKO, High density processing of high performance
ferrous materials. The International Journal of Powder Metallurgy. 31(1) (1995) p
9-17.
[15] WILLIAN D. CALLISTER JR, Ciência e Engenharia de Materiais 5° edição
(2002)
[16] JULIO NAVARRO SANTO. Apontamentos em sala de aula.
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
46
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
5.1 - Considerações iniciais
Como pretendemos reciclar um resíduo industrial, precisamos de mais
informações a respeito do resíduo, dos seus constituintes, das suas composições
químicas, etc.
Sabemos que os anéis de pistão são fabricados com vários materiais diferentes do
tipo: ferro fundido cinzento, ferro fundido nodular e ferros fundidos cinzentos
martensíticos, perfazendo um total de 17 tipos de composições químicas diferentes e não
havendo a separação das ligas metálicas, durante a operação de retificação de desbaste
das faces laterais dos anéis, gerando um subproduto constituído pelos três seguintes
componentes: o resíduo metálico ferroso, proveniente do sobremetal removido das
peças; o particulado do rebolo resinóide, sendo gerado em função do desgaste que o
rebolo apresenta, ao remover o sobremetal das peças e o óleo solúvel em água, utilizado
para refrigerar a ferramenta de corte, que neste caso é o rebolo.
Estes três componentes irão compor a “borra” ou a lama das retíficas. Esta lama,
passa por um processo de filtragem, cujo objetivo é a recuperação do óleo solúvel.
No sistema de filtragem, temos o quarto componente do nosso subproduto que é
a terra diatomácea. Este material, que é um mineral, apresenta um aspecto poroso, e se
presta para atuar na operação de filtragem.
Temos também que a reciclagem de resíduos, assim como qualquer atividade
humana, também pode causar impactos ao meio ambiente. Variáveis como o tipo do
resíduo, a tecnologia empregada e a utilização proposta para o material reciclado, podem
tornar o processo de reciclagem ainda mais importante do que o próprio resíduo o era,
antes de ser reciclado. Desta forma, o processo de reciclagem acarreta riscos ambientais
que precisam ser adequadamente gerenciados.
A quantidade de materiais e a energia, necessários ao processo de reciclagem
podem representar um grande impacto para o meio ambiente. Todo o processo de
reciclagem necessita de energia para transformar o produto ou, tratá-lo de forma a torná-
lo apropriado a ingressar novamente na cadeia produtiva.
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
47
Tal energia dependerá da utilização proposta para o resíduo, e estará diretamente
relacionada aos processos de transformações utilizados. Além disso, muitas vezes,
apenas a energia não é suficiente para a transformação do resíduo. São necessárias
também matérias-primas para modificá-lo, física e/ou quimicamente.
Como qualquer outra atividade, a reciclagem também pode gerar resíduos, cuja
quantidade e características também vão depender do tipo da reciclagem escolhida.
Esses novos resíduos nem sempre são tão ou mais simples, que aqueles que foram
reciclados. É possível que eles se tornem ainda mais agressivo ao homem e ao meio
ambiente, do que o resíduo que está sendo reciclado.
Dependendo da sua periculosidade e complexidade, estes rejeitos podem causar
novos problemas, como a impossibilidade de serem reciclados, a falta de tecnologia para
o seu tratamento, a falta de locais para dispô-lo e todo custo que isto
ocasionará.(Apêndice E).
É preciso também considerar os resíduos gerados pelos materiais reciclados no
final de sua vida útil e na possibilidade de serem novamente reciclados, fechando assim
o ciclo [1].
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
48
5.2 - Metodologia de pesquisa
Um processo de pesquisa no desenvolvimento de um novo material ou produto, a
partir de um resíduo que venha a se estabelecer como uma alternativa de mercado
ambientalmente segura, é uma tarefa complexa, envolvendo conhecimentos
multidisciplinares.
É fundamental um estudo das características físico-químicas e das propriedades
dos resíduos, através de ensaios e métodos apropriados.Tais informações darão subsídios
para a seleção das possíveis aplicações dos resíduos. A compreensão do processo que
leva a geração do resíduo fornece informações imprescindíveis à concepção de uma
estratégia de reciclagem com viabilidade no mercado [1].
5.3 - Caracterização do subproduto
Diante das considerações apresentadas, foram coletadas oito amostras do
subproduto, optando-se pela coleta das amostras para dias alternados, visando ter uma
maior abrangência na amostragem, quanto aos diferentes materiais metálicos, pois, trata-
se de 17 tipos de diferentes composições químicas que são produzidos mensalmente. As
amostras foram identificadas e posteriormente analisadas no Centro Tecnológico (CT)
das Indústrias da Mahle.
Os resultados da constituição química do material foram obtidos através de
microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia dispersiva
(EDS), utilizando a radiação de tungstênio, em uma análise qualitativa, para os seguintes
elementos químicos: carbono, oxigênio, ferro, cromo, molibdênio, potássio, silício,
sódio, magnésio, cálcio, alumínio, titânio e manganês. Conforme resultado das 08
amostras coletadas que correspondentes à figura 5.1 (A, B, C, D, E, F, G e H).
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
49
Figura 5.1 (A)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia dispersiva
(EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Al e Si.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
50
Figura 5.1 (B)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: O, Fe, Na, Al, Si, K e Cr.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
51
Figura 5.1 (C)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na, Al, Si, e Cr.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
52
Figura 5.1 (D)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na, Al, Si, Mo, e Cr.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
53
Figura 5.1 (E)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na, Al, Si, e K.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
54
Figura 5.1 (F)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na, Mg, Al, Si, e Ca.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
55
Figura 5.1 (G)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Fe, Na, Mg, Al, Si, e Ca.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
56
Figur
a 5.1 (H)
– Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microsonda de energia
dispersiva (EDS) dos elementos químicos: C, O, Al, Si, Mo, Ca, Ti e Fe.
Centro Tecnológico Grupo Mahle [2]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
57
Nota-se a presença de picos para os elementos químicos tais como:
- Oxigênio, proveniente da oxidação do material, através do óleo solúvel em água.
- Alumínio, vindos dos rebolos de óxidos de alumínio.
- Sódio, dos óleos lubrificantes.
- Silício, cromo, carbono, molibdênio, magnésio e ferro, através das
diferentes composições químicas das ligas metálicas.
5.4 - Experimentos realizados
De posse das informações qualitativas, do subproduto, realizaram-se dois
experimentos, independente do número da amostra e da data da sua coleta, pelo fato de
em um mesmo dia, a operação das retíficas conta com um total de 20 máquinas,
processando vários diferentes materiais metálicos, ao mesmo tempo.
O primeiro experimento, que consiste na evaporação da água e na queima do
óleo, foi coletado 100g do subproduto. Este foi levado a um forno mufla e aquecido a
uma temperatura de 600°C. Permanecendo durante 10minutos, nesta temperatura,
seguido de um lento resfriamento.
Em seguida, foi passado um ímã permanente com o intuído de separar os
materiais que aderiram ao imã e os que não aderiram ao imã permanente.
Tivemos como resultado que 92,8g de material aderiu ao ímã permanente e 7,2g
que não aderiu ao ímã permanente. Para o segundo experimento, como temos a presença
de materiais graxos no subproduto, optou-se por uma lavagem seguido por uma
calcinação. Foram coletados 100g do subproduto e depositados em um béquer de
Berzélio, contendo 30g de NaOH (hidróxido de sódio), avolumou-se para 500ml com
água bidestilada onde, o conjunto foi agitado por 10minutos e aguardando uma
decantação por 24h. Em seguida, a solução do béquer foi filtrada em papel de filtro faixa
preta de marca Anidrol. O papel de filtro e o resíduo retido foram calcinados por 2h a
1000°C, obtendo-se que 6,5g não aderiram ao ímã permanente. O material decantado foi
secado em uma estufa elétrica a 120°C por duas horas. Foi passado um ímã permanente
e todo o resíduo aderiu ao ímã resultando em 93,5g.
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
58
A fim de se obter os valores quantitativos dos materiais que aderiram ao ímã
permanente, foram realizados analises químicas por via úmida, utilizando os seguintes
métodos: o de combustão no equipamento de marca Leco para os elementos químicos
carbonos e enxofre. Para o elemento químico silício, utilizou-se o método gravimétrico e
para o elemento químico manganês, utilizou-se o método de colorimetria no
equipamento de marca Varian [4]. Obtiveram-se os seguintes resultados das analises
químicas, conforme a tabela 5.1.
Tabela 5.1: Análise química do material que aderiu ao imã permanente
experimentos
%
elemento químico
Experimento 1
Experimento 2
Métodos utilizados
Carbono
2,73
2,65
Combustão Leco
Enxofre
0,023
0,006
Combustão Leco
Silício
2,65
2,72
Gravimetría
Manganês
0,43
0,52
Colorimetria
Ferro e outros
elementos de ligas
94,51
94,73
Diferença
Nota-se uma diferença quanto ao enxofre, mostrando tratar-se para o
experimento um, de um ferro fundido cinzento e para o experimento dois, apresentando
um resultado típico dos ferros fundidos nodulares.
Tanto para o primeiro experimento como para o segundo, os resultados dos
respectivos carbonos e silícios, nos indicam tratar-se de um ferro fundido cinzento
hipoeutético.
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
59
5.5 - Distribuição granulométrica do material que aderiu ao imã permanente
A distribuição granulométrica apresentou as seguintes concentrações nas
diferentes peneiras, conforme demonstrado na tabela 5.2[4].
Tabela 5.2 – Particulado que aderiu ao imã permanente
PARTICULADO QUE ADERIU AO IMÃ PERMANENTE
Peneiras
ASTM
Abertura
(mm)
%
Retida
40 0,42 45,4%
50 0,297 6,8%
70 0,210 8,2%
100 0,149 10,0%
140 0,105 6,8%
200 0,074 6,0%
270 0,053 6,8%
400 0,037 10,0%
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
60
5.6 – Utilização do processo da metalurgia do pó
- Preparação do pó
O material que aderiu ao imã permanente foi devidamente moído e misturado em
um almofariz de ágata, fazendo-se movimentos rotatórios lentos, com uma pressão
constante, para diminuir o tamanho das partículas dos pós, durante 20 minutos,
conforme figura 5.2 representativa.
Figura 5.2
– Pó homogeneizado
Laboratório de Materiais Cerâmicos ICE/UNIFEI
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
61
- Compactação
Utilizou-se a prensagem uniaxial, na qual o pó foi compactado em um molde
metálico através de uma pressão que é aplicada ao longo de uma única direção.
A peça conformada assume a configuração do molde por meio do cursor da
prensa, através da pressão aplicada. O grau de compactação é maximizado e a fração de
espaços vazios é minimizada pelo fato das partículas maiores e as mais finas,
misturadas, se acomodarem.
A pressão de compactação aplicada foi de 432MPa, utilizando-se a prensa
hidráulica manual de marca Marconi, conforme a figura 5.3.
Figura 5.3
- Prensa hidráulica manual (Marconi) Laboratório de
Materiais Cerâmicos ICE/UNIFEI
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
62
Obtendo-se corpos de prova
a verde
do material que aderiu ao imã permanente,
conforme figura 5.4 representativa.
- Sinterização
A sinterização dos corpos de provas foi feita em um forno elétrico, a uma
temperatura de 800°C, sendo que os mesmos permaneceram nesta temperatura por 8h,
em seguida o forno foi desligado, ficando com a porta fechada, resfriando lentamente até
à temperatura ambiente. Não sendo feito nenhuma insuflação de gases inertes, na
atmosfera do forno, durante a sinterização [3].
Figura 5.4
– Amostras prensadas do material que aderiu ao imã permanente
Laboratório de Materiais Cerâmicos ICE/UNIFEI
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
63
A figura 5.5 esboça o forno do tratamento de sinterização
Na figura 5.6, apresentamos o corpo de prova embutido em baquelite, já
preparado para ser examinado metalograficamente em um microscópio ótico.
Figura 5.5
– Forno elétrico
Laboratório de Materiais Cerâmicos ICE/UNIFEI
Figura 5.6
- Corpo de prova embutido em baquelite
Laboratório Metalúrgico Mahle/Itajubá [4]
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
64
Na figura 5.7, temos a metalografia do corpo de prova sinterizado, sem ataque
químico e, com aumento de 100X.
Observa-se já a união do particulado que aderiu ao imã permanente e a presença
de algumas porosidades. Por tratar-se de um ferro fundido cinzento hipoeutético, não
estamos notando a presença de veios de grafita, ou seja, o carbono está totalmente
combinado, na matriz da estrutura metálica.
Figura 5.7
- Metalografia do corpo de prova sinterizado, sem ataque químico e, com aumento de 100X.
Laboratório Metalúrgico Mahle/Itajubá [4].
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
65
Na figura 5.8, temos a metalografia da peça atacada quimicamente com uma
solução de Nital, solução de HNO
3
e álcool, sendo o ácido nítrico a 3% ,observada com
aumento de 500X. A análise metalográfica, feita com um aumento de 100X, resultou em
aproximadamente 30% de ferrita, 60% de perlita e a diferença como sendo as
porosidades do material sinterizado.
Figura 5.8
- Metalografia da peça atacada quimicamente com uma solução de Nital e com aumento de 500X.
Observando-se a presença de 30% de ferrita e 60% de perlita, com porosidades presentes.
Laboratório Metalúrgico Mahle/Itajubá [4]
Ferritas
Perlitas
Capítulo 5 – Materiais e Métodos
66
5.7 - Referências
[1]
V.M
JOHN,
Avaliação da vida útil de materiais, componentes e edifícios.
CPGEC/UFRGS, (1987) p 130. (Dissertação de Mestrado/UNIFEI).
[2] CORTESIA CENTRO TECNOLÓGICO GRUPO MAHLE.
[3] M.R.SILVA
Materiais magnéticos e ferroelétricos modificados
(1998). 104f. (Tese
de doutorado/UFRJ).
[4] CORTESIA LABORATÓRIO QUÍMICO/METALÚRGICO - MAHLE/ITAJUBÁ.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
67
Capítulo 6 - Resultados e Discussões
6.1 - Considerações iniciais
De acordo com as características físico-químicas do resíduo, foram avaliadas as
possíveis aplicações tecnicamente viáveis, a partir de sua reciclagem. Como regra geral,
tais aplicações serão aquelas que melhor aproveitarem as suas características. Esta etapa
requer uma grande variedade de conhecimentos técnicos, científicos e também do
mercado, para a sua utilização.
Ao observarmos por meio de um estereoscópio, com o auxílio de uma lente com
20X de aumento, constata–se a presença de materiais não imantados, nas amostras,
como conseqüência de falha do ímã permanente, ou seja, o particulado imantado esta
arrastando particulados não imantados.
Desta maneira, na sinterização de um corpo de prova para um ensaio de tração,
temos que o particulado magnético por estar apresentando certas impurezas, traz como
conseqüência à não repetibilidade das suas propriedades mecânicas.
Logo, temos que o pó da amostra que aderiu ao imã, apresenta baixa pureza, não
se prestando à fabricação de peças com responsabilidades, ou seja, peças que estarão
envolvendo vidas humanas, como as do tipo dos componentes automobilísticos.
Optou-se pela peça: bucha porosa autolubrificante, de ferro fundido.
Estas peças trabalham enclausuradas em capas de mancais de aço, e pelo fato
delas serem porosas, não necessitarão de lubrificações constantes.
6.2 - Desenvolvimento do produto
Projetou-se e fabricou-se uma nova matriz metálica, com o objetivo da
fabricação de buchas metálicas ferrosas.
A matriz metálica é composta de duas placas rígidas, sendo uma delas com duas
guias fixas, para garantir a precisão do produto e, quatro partes móveis, que são
utilizadas para facilitar a extração da peça a verde após a sua compactação, conforme as
figuras 6.1 e 6.2.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
68
Figura 6.1
– Foto da matriz metálica.
Ferramentaria Mahle/ Itajubá [1].
Figura 6.2
– Detalhes da matriz metálica.
Ferramentaria Mahle/ Itajubá [1].
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
69
6.3 - Preparação do pó
O pó que aderiu ao imã permanente, anteriormente separado, adicionou-se 4%
em peso de grafita em pó sendo 100% na peneira 270, para melhorar a lubrificação no
ferramental. Os pós usados, foram os separados pelas peneiras, 50, 70; 100; 140; 200;
270 e 400. O material foi misturado e triturado em um almofariz de ágata, sendo em
seguida colocado na matriz metálica, para ser prensado.
6.4 - Compactação
Utilizou-se uma prensa hidráulica manual, com a pressão de compactação
aplicada de 432MPa, prensagem uniaxial, conforme figura 6.3.
Figura 6.3
- Prensa hidráulica manual
Ferramentaria Mahle/Itajubá [1].
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
70
Obtendo-se as buchas
a verde
, conforme a figura 6.4.
6.5 - Sinterização
As peças
a verde
, foram levado a um forno elétrico tipo mufla, marca Quimis,
conforme figura 6.5.
O Tratamento de sinterização consistiu em elevar a temperatura do forno tipo
mufla, até 1100 ° C, permanecendo na temperatura de 1100ºC, por 8h, quando então, o
forno foi desligado.
As peças sofreram um resfriamento lento, dentro do forno, com a porta fechada
até a temperatura ambiente.Obtendo-se as peças sinterizadas, conforme a figura 6.6.
Figura 6.4
– Buchas a verde.
Ferramentaria Mahle/Itajubá [1].
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
71
Figura 6.5
– Forno elétrico tipo mufla marca Quimis.
Ferramentaria Mahle/Itajubá [1].
Figura 6.6
–
Peças sinterizadas.
Laboratório Químico/ Metalúrgico Mahle/Itajubá [2].
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
72
Na figura 6.7 temos, a bucha embutida em baquelite e na figura 6.8 a sua
micrografia com ataque químico, solução de Nital, HNO3 e álcool, sendo o ácido nítrico
a 3%, feita com um aumento de 100X, para a análise da estrutura metálica e ampliada
para 200X.
Figura
6.7
- Bucha sinterizada embutida em baquelite
Laboratório Químico/ Metalúrgico Mahle/Itajubá [2].
Figura 6.8
–
Micrografia da bucha sinterizada com aumento de 200X, ataque químico com solução de
Nital. Observa-se a presença de 10% de ferrita em uma matriz perlítica, tendo como as á
reas escuras,
algumas porosidades. Por tratar-
se de um ferro fundido cinzento hipoeutético, não se observa a presença
de veios de grafita, na matriz metálica.
Laboratório Químico/ Metalúrgico Mahle/Itajubá [2].
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
73
6.6 - Projeto técnico de secagem e separação dos materiais que aderiu ao imã
permanente e dos que não aderiram ao imã permanente
O projeto consiste dos seguintes equipamentos:
1-
Tanque de gás
2-
Tambor rotativo
3-
Bicos queimadores
4-
Esteira transportadora
5-
Coleta dos materiais não imantados
6-
Coleta dos materiais imantados
- Funcionamento
O subproduto, proveniente da filtragem é colocado no tambor rotativo e este tem
uma pequena inclinação entre a sua entrada e a sua saída. O subproduto percorre todo o
comprimento do tambor, que este em movimento, rodando, e tendo no seu lado externo,
bicos queimadores, sendo alimentados pela tubulação que vem do tanque de gás,
fazendo o aquecimento de todo o sistema.
O subprodutoto após sofrer o aquecimento, cai em uma esteira rolante, cuja
extremidade, existe um imã permanente e este faz a separação do material imantado dos
particulados não imantados, conforme figura 6.9.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
74
6.7 - Viabilidade econômica do projeto
Os ciclos de desenvolvimento de um projeto abrangem as fases de pré-
investimentos, investimentos e operações. Cada uma dessas três fases é divisível em
estágios, alguns dos quais constituem importantes atividades industriais.
Dentro da fase de pré-investimentos, diversas atividades paralelas acontecem, e
às vezes se superpõem na fase do investimento. Portanto, uma vez que o estágio anterior
dos estudos de pré-investimentos tem produzido indicações confiáveis de um projeto
viável, a promoção do investimento e o projeto de implantação são iniciados, deixando,
contudo, o impulso final para o estagio de avaliação definitiva e para a fase de
investimento.
Figur
a 6.9
- Projeto técnico de secagem e separação dos materiais que aderiram ao imã dos que não aderiram ao imã
permanente
imantados
Não imantados
Legenda
1. Tanque de gás
2. Tambor rotativo
3. Queimadores de
gás
4. Correia
transportadora
5. Materiais não
imantados
6. Materiais
imantados
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
75
6.7.1 - Fase de pré-investimento
A fase de pré-investimentos abrange diversos estágios:
Identificação de oportunidade de investimento (estudos de oportunidade);
Seleção e definição preliminar de projetos (estudos de pré-viabilidade);
Formulação do projeto (estudos de viabilidade);
Avaliação final e decisão do investimento.
6.7.2 - Fase de investimento (Implementação)
A fase de investimento do projeto pode ser divida nos seguintes estágios:
Projeto e projetos de engenharia;
Negociações e contratos;
Construção e instalação;
Treinamento;
Atribuições de responsabilidades (fase operacional e estagio de entrega).
Esta fase envolve a realização de aplicações financeiras consideráveis, e
modificações significativas no projeto e tem sérias implicações no seu custo. Má
programação, demora na construção, início e, etc. inevitavelmente resultam num
aumento dos custos dos investimentos e afetam a viabilidade do projeto.
Na fase de pré-investimento, a capacidade e a confiabilidade do projeto são mais
importantes do que o fator tempo, entretanto, na fase de investimento, o fator tempo é
crítico.
6.7.3 - Estudo de viabilidade de um projeto
O estudo de viabilidade de um projeto industrial deve fornecer uma base técnico-
econômica e comercial para uma decisão de investimento, definir e analisar os
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
76
elementos críticos que relacionam a produção de um produto, juntamente com as
abordagens e alternativas para tal produção.
Deve fornecer também, um projeto com capacidade de produção definida num
local selecionado, usando particular tecnologia em relação a materiais e insumos
definidos, aos investimentos identificados, ao custo de produção e receita de vendas,
resultando num retorno de capital, obtido em decorrência do investimento realizado.
Um estudo de viabilidade tanto pode ser orientado para o mercado ou baseado
nos insumos materiais, isto é, direciona sua iniciativa a partir de uma demanda existente
assumida ou então de uma disponibilidade de insumos materiais, como matéria prima ou
energia.
Um estudo de viabilidade não é um fim em si mesmo, mas um meio para se
chegar a uma decisão de investimento, que não precisa estar de acordo com as
conclusões do estudo.
6.7.4 - Avaliação financeira de um projeto
No que tange ao empresário, o critério de investimento é o retorno financeiro
sobre o capital investido, isto é, o lucro.
Conseqüentemente, a análise de lucratividade do investimento consiste
essencialmente em determinar a relação entre o lucro e o capital investido [4].
6.7.5 - Métodos de avaliação financeira [3]
Os principais métodos de avaliação financeira são:
•
Valor Presente Líquido.
•
Taxa Interna de Retorno.
•
Análise do Ponto de Equilíbrio.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
77
Para este projeto, aplicaremos o método:
- Prazo de Recuperação do Capital
O prazo de recuperação é definido como o prazo requerido para recuperar os
gastos com o investimento inicial, através dos lucros gerados pelo projeto. O lucro é
definido como lucro líquido, depois de descontado os impostos, somando-se aos custos
financeiros e a depreciação.
Este método é considerado como uma técnica não sofisticada, tendo em vista que
considera o valor do capital ao longo do tempo.
Neste método o projeto pode ser aceito se o prazo de recuperação do capital é
menor ou igual a um período aceitável, que usualmente é derivado de experiências
passadas com projetos similares. O prazo de recuperação se refere ao tempo que um
projeto demandará para pagar seu investimento. Assim, este projeto exigirá um
investimento inicial de R$ 400.000,00 e que retornará, a cada ano, um fluxo de caixa
livre (ou seja, um
dinheiro
, já descontado, custos, despesas, impostos, reinvestimentos,
juros e dívidas) de R$ 100.000,00. O tempo para recuperar o capital inicial deste projeto
será de cinco anos, ver figura 6.9. Ou seja, ele precisará dos quatro primeiros anos para
pagar o investimento inicial. O que vier no último ano excederá o necessário e irá para
os investidores. Este método é muito simples e por isso, ele é muito usado.
Os dados que compõe estas tabelas foram obtidos através de orçamentos com
fornecedores externos, no item imobilizado, da tabela 6.1.
Os demais dados foram obtidos através de experiências práticas e legislações
específicas vigentes.
Nas tabelas 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, apresentamos o estudo econômico que dão o
suporte para este projeto.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
78
Tabela 6.1 – Balancete Patrimonial-Ativo
BALANCETE PATRIMONIAL
ATIVO
CONTAS 31/7/2007 %(V)
CIRCULANTE
Caixa 1.000,00
0,24
Aplicação Financeira 38.500,00
9,14
Bancos Conta Movimento 20.000,00
4,75
Duplicatas a Receber -
-
Estoques 2.000,00
0,48
Impostos a Compensar -
-
Pagamentos Antecipados -
-
Devedores Diversos -
-
TOTAL DO ATIVO CIRCULANTE 61.500,00
14,61
REALIZÁVEL A LONGO PRAZO
Créditos com Coligadas -
-
Depósitos Judiciais -
-
Outros Processos -
-
Créditos com Outras Empresas -
-
TOTAL REALIZÁVEL A LONGO PRAZO -
-
IMOBILIZADO
Terrenos e Edifícios -
-
Instalações 10.000,00
2,38
Máquinas e Equipamentos 300.000,00
71,26
Móveis e Utensílios 10.000,00
2,38
Ferramental 40.000,00
9,50
Computadores e Periféricos 2.000,00
0,48
Direito Uso de Telefones -
-
Imobilizações em Andamento -
-
Total Imobilizado 362.000,00
85,99
Depreciações Acumuladas (2.500,00)
(0,59)
TOTAL DO IMOBILIZADO 359.500,00
85,39
TOTAL PERMANENTE 359.500,00
85,39
TOTAL DO ATIVO 421.000,00
100,00
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
79
Tabela 6.2 – Balancete Patrimonial-Passivo
BALANCETE PATRIMONIAL
PASSIVO
CONTAS 31/7/2007 %(V)
CIRCULANTE
Fornecedores 3.000,00
0,71
Contas a Pagar 1.200,00
0,29
Emprestimos e Financiamentos 10.000,00
2,38
Adiant.de Contratos de Câmbio-ACC -
-
Salários e Ordenados 2.000,00
0,48
Encargos Sociais a Recolher 1.500,00
0,36
Impostos a Recolher 1.000,00
0,24
Provisão para PDLR -
-
Provisão para Férias e Encargos s/Férias 500,00
0,12
Provisão para 13º Salário e encargos 800,00
0,19
TOTAL DO PASSIVO CIRCULANTE 20.000,00
4,75
EXIGÍVEL A LONGO PRAZO
Empréstimo e Financiamentos LP -
-
Impostos Parcelados -
-
Provisão Processos Trabalhistas -
-
TOTAL EXIGÍVEL A LONGO PRAZO -
-
PATRIMÔNIO LÍQUIDO
Capital Social 400.000,00
95,01
Reservas de Capital -
-
Reserva Reavaliação -
-
Resultados Anteriores Acumulado -
-
Lucro/ Prejuízo do Exercício 1.000,00
0,24
TOTAL DO PATRIMÔNIO LÍQUIDO 401.000,00
95,25
TOTAL DO PASSIVO 421.000,00
100,00
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
80
Tabela 6.3 – Demonstração do resultado – Sintético
DEMONSTRAÇÃO DO RESULTADO - SINTETICO
CONTAS
31/7/2007 %(V)
RECEITA OPERACIONAL BRUTA
50.050
100,01
Vendas Brutas c/ I.P.I. 50.050
100,01
I.P.I. Faturado (5)
(0,01)
VENDAS BRUTAS 50.045
100,00
( - ) Devoluções/ Vendas Anuladas -
-
VENDAS LÍQUIDAS 50.045
100,00
( - ) Impostos s/ Vendas (275)
(0,55)
RECEITA OPERACIONAL LÍQUIDA 49.770
99,45
( - ) Custo dos Produtos Vendidos (25.025)
(50,00)
( - ) Custo dos Ferramentais Vendidos -
-
LUCRO OPERACIONAL BRUTO
24.745
49,45
( - ) Despesas Operacionais
Despesas com Vendas (3.913)
(7,82)
Despesas Administrativas (3.674)
(7,34)
Despesas Financeiras (340)
(0,68)
Variação Monetária/ Juros/ Multa/Juros Refis -
-
Participação nos Resultados-Empregados -
-
Total das Despesas (7.927)
(15,84)
Receitas Financeiras 297
0,59
LUCRO OPERACIONAL 17.115
34,20
Resultado Equivalência Patrimonial -
-
Receitas não Operacionais 100
0,20
LUCRO/ PREJUÍZO DO EXERCÍCIO
17.215
34,40
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
81
Tabela 6.4 – Demonstrativo de resultado – Analítico
DEMONSTRATIVO DE RESULTADO - ANALÍTICO
Julho-07
4 RECEITAS 50.167
4.1 RECEITA OPERACIONAL LIQUIDA 49.770
4.1.01 RECEITA OPERACIONAL BRUTA 50.045
4.1.01.01 VENDAS 50.045
4.1.01.01.01
VENDAS PRODUÇAO 50.000
4.1.01.01.02
I.P.I. FATURADO (5)
4.1.01.01.03
VENDAS DE SERVIÇOS 50
4.1.03 IMPOSTOS INCIDENTES S/VENDAS (275)
4.1.03.01 IMPOSTOS INCIDENTES S/VENDAS
(275)
4.1.03.01.01
ICMS (120)
4.1.03.01.02
PIS FATURAMENTO (90)
4.1.03.01.03
COFINS S/FATURAMENTO (20)
4.1.03.01.05
IMPOSTO S/ VENDA DE SERVIÇOS (45)
4.4 RECEITAS FINANCEIRAS 297
4.4.01 RECEITAS FINANCEIRAS 297
4.4.01.01 RECEITAS FINANCEIRAS
297
4.4.01.01.01
DESCONTOS OBTIDOS 297
4.4.01.01.02
RENDAS DE APLICACOES FINANCEIRAS 0
4.5 RECEITAS NAO OPERACIONAIS 100
4.5.01 RECEITAS NAO OPERACIONAIS 100
4.5.01.01 OUTRAS RECEITAS 100
4.5.01.01.01
OUTRAS RECEITAS NAO OPERACIONAIS 100
3 DESPESAS 16.715
3.2 DESPESAS OPERACIONAIS 16.715
3.2.01 DESPESAS GERAIS DE FABRICACAO 8.788
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
82
3.2.01.01
MAO-DE-OBRA DIRETA
1.992
3.2.01.01.01
SALARIOS 10
3.2.01.01.02
HORAS EXTRAS 0
3.2.01.01.03
PREMIOS DE PRODUCAO 0
3.2.01.01.04
FERIAS 290
3.2.01.01.05
INSS 1.050
3.2.01.01.06
FGTS 302
3.2.01.01.07
13 SALARIO 290
3.2.01.01.08
AUXILIOS 50
3.2.01.01.09
GRATIFICACOES 0
3.2.01.01.10
ABONO NAS FERIAS 0
3.2.01.02 MAO-DE-OBRA INDIRETA 3.716
3.2.01.02.01
SALARIOS 840
3.2.01.02.02
HORAS EXTRAS 0
3.2.01.02.03
FERIAS 1.795
3.2.01.02.04
INSS 633
3.2.01.02.05
FGTS 67
3.2.01.02.06
13 SALARIO 65
3.2.01.02.07
INDENIZAÇÕES 0
3.2.01.02.08
GRATIFICACOES 0
3.2.01.02.09
AUXILIOS 315
3.2.01.03 DESPESAS COM PESSOAL 1.273
3.2.01.03.01
ASSISTENCIA MEDICA 177
3.2.01.03.02
RESTAURANTE 156
3.2.01.03.03
ASSISTENCIA SOCIAL A EMPREGADOS 620
3.2.01.03.04
TREINAMENTO E APERF.PROFISSIONAL 240
3.2.01.03.05
VALE-TRANSPORTE 80
3.2.01.04 DESPESAS GERAIS 1.807
3.2.01.04.01
IMPOSTOS E TAXAS 3
3.2.01.04.02
SEGUROS 30
3.2.01.04.03
TELEFONES 80
3.2.01.04.04
ENERGIA ELETRICA 17
3.2.01.04.05
AGUA E ESGOTO 0
3.2.01.04.06
VIAGENS E ESTADIAS 0
3.2.01.04.07
DESP.VEICULOS - COMBUSTIVEL 151
3.2.01.04.08
ALUGUEIS 960
3.2.01.04.09
SERVICOS PREST.TERCEIROS PJ 58
3.2.01.04.10
PAPELARIA E MIUDEZAS 9
3.2.01.04.11
MANUTENCAO INDUSTRIAL 0
3.2.01.04.12
DEPRECIACOES 65
3.2.01.04.13
MATERIAL DE LIMPEZA 25
3.2.01.04.14
FRETES PJ 100
3.2.01.04.15
MATERIAL DE SEGURANCA 10
3.2.01.04.16
MATERIAIS AUXILIARES 200
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
83
3.2.01.04.17
MANUTENCAO PREDIAL 100
3.2.01.04.18
IPVA E TAXAS DE VEICULOS 0
3.2.02 DESPESAS COMERCIAIS 3.913
3.2.02.01 DESPESAS COM PESSOAL 1.160
3.2.02.01.01
SALARIOS 800
3.2.02.01.02
HORAS EXTRAS 20
3.2.02.01.03
FERIAS 120
3.2.02.01.04
INSS 80
3.2.02.01.05
FGTS 20
3.2.02.01.06
13 SALARIO 10
3.2.02.01.07
AUXILIOS 0
3.2.02.01.08
GRATIFICACOES 0
3.2.02.01.09
ASSISTENCIA MEDICA 80
3.2.02.01.10
RESTAURANTE 20
3.2.02.01.11
INDENIZACOES 10
3.2.02.02 DESPESAS COM VENDAS 140
3.2.02.02.01
BRINDES 80
3.2.02.02.02
PROPAGANDA E PROMOCAO DE VENDAS
10
3.2.02.02.03
COMISSOES 50
3.2.02.03 DESPESAS GERAIS 2.613
3.2.02.03.01
IMPOSTOS E TAXAS 100
3.2.02.03.02
SEGUROS 30
3.2.02.03.03
TELEFONES 80
3.2.02.03.04
ENERGIA ELETRICA 120
3.2.02.03.05
AGUA E ESGOTO 0
3.2.02.03.06
CONDUCAO 0
3.2.02.03.07
REFEICOES 13
3.2.02.03.08
VIAGENS E ESTADIAS 80
3.2.02.03.09
DESPESAS VEICULOS 100
3.2.02.03.10
ALUGUEIS 500
3.2.02.03.11
SERVICOS PREST.TERCEIROS PJ 300
3.2.02.03.12
PAPELARIA E MIUDEZAS 20
3.2.02.03.13
MATERIAL DE USO E CONSUMO 10
3.2.02.03.14
DEPRECIACOES 1.200
3.2.02.03.15
MATERIAL DE LIMPEZA 10
3.2.02.03.16
FRETES 50
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
84
3.2.03 DESPESAS ADMINISTRATIVAS 3.674
3.2.03.01 DESPESA COM PESSOAL 1.500
3.2.03.01.01
SALARIOS 1.000
3.2.03.01.02
FERIAS 200
3.2.03.01.03
INSS 50
3.2.03.01.04
FGTS 20
3.2.03.01.05
13 SALARIO 40
3.2.03.01.06
GRATIFICACOES 0
3.2.03.01.07
TREINAMENTO E APERF.PROFISSIONAL 0
3.2.03.01.08
ASSISTENCIA MEDICA 80
3.2.03.01.09
RESTAURANTE 20
3.2.03.01.10
ABONO 10
3.2.03.01.11
VALE-TRANSPORTE DL 7619 80
3.2.03.02 DESPESAS DIVERSAS 2.174
3.2.03.02.01
IMPOSTOS E TAXAS 49
3.2.03.02.02
SEGUROS 50
3.2.03.02.03
TELEFONES 45
3.2.03.02.04
DESPESAS COM COMUNICACOES 0
3.2.03.02.05
ENERGIA ELETRICA 120
3.2.03.02.06
AGUA E ESGOTO 10
3.2.03.02.07
CONDUCAO 50
3.2.03.02.08
REFEICOES 30
3.2.03.02.09
VIAGENS E ESTADIAS 120
3.2.03.02.10
ALUGUEIS 200
3.2.03.02.11
SERVICOS PREST. TERCEIROS PJ 300
3.2.03.02.12
DESPESAS COM VEICULOS - COMBUSTIVE 120
3.2.03.02.13
LEGAIS E JUDICIAIS 0
3.2.03.02.14
PAPELARIA E MIUDEZAS 30
3.2.03.02.15
MATERIAL DE USO E CONSUMO 10
3.2.03.02.16
DEPRECIACOES 1.000
3.2.03.02.17
MATERIAL DE LIMPEZA 40
3.2.05.01 DESPESAS FINANCEIRAS 340
3.2.05.01.01
JUROS PASSIVOS 100
3.2.05.01.02
DESCONTOS CONCEDIDOS 0
3.2.05.01.03
ENCARGOS S/EMPRESTIMOS E FINANCIAM 0
3.2.05.01.04
IOF 40
3.2.05.01.05
MULTAS FISCAIS 0
3.2.05.01.06
CPMF 200
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
85
Tabela 6.5 - Investimento Inicial
DESCRIÇÃO
METROS VALOR INVESTIMENTO CUSTO DESPESAS
RECEITA
NÃO OPER.
(toneladas)
DESPESAS INICIAIS 3000 3.000
CUSTO DE PROJETO/PRODUTO 10.000 10.000
ALUGUEL DE UM GAPÃO 1000 1.200 960 240
SUPORTE TÉCNICO 20.000 20.000
MÁQUINAS/EQUIPAMENTOS 300.000 300.000
DEPRECIAÇÃO 2.500
FERRAMENTAL/DESPOSITIVO 40.000 3.333
CONSUMO DE GÁS /MÊS 2,31 2.308 2.308
SALARIO DA MOD 9 3.780 3.491
FGTS MOD 302
INSS MOD 1.051
13 SAL MOD PROPORCIONAL 315 291
13 SAL FGTS MOD
PROPORCIONAL
25
13 SAL INSS MOD
PROPORCIONAL 88
FÉRIAS PROPORCIONAIS MOD 315 291
1/3 DE FÉRIAS PROP. MOD 105 97
FGTS FÉRIAS PROP MOD 34
INSS FÉRIAS PROP MOD 117
SALARIO DA MOI 2 840 776
FGTS MOI 67
INSS MOI 234
13 SAL MOI PROPORCIONAL 70 65
13 SAL FGTS PROPORCIONAL
(MOI) 6
13 SAL INSS PROPORCIONAL
(MOI) 19
FÉRIAS PROPORCIONAL (MOI) 70 65
1/3 DE FÉRIAS PROP. (MOI) 23 22
FGTS FÉRIAS PROP (MOI) 7
INSS FÉRIAS PROP (MOI) 26
TELEFONE 1.200 1.200
COPASA 200 200
CEMIG 1.000 100
MANUTENÇÃO GERAL 16.000
CAPITAL INVESTIDO 400.000
**MATÉRIA PRIMA A
***MATÉRIA PRIMA B 210
Total (R$): 313.000
9.154
42.259
Onde:
**MATÉRIA PRIMA A (UM CUSTO DE X VALOR)
***MATERIA PRIMA B (ENTRADA COMO RECEITA DE X VALOR), OU
SEJA, O FORNECEDOR PAGA PELO REFUGO A SER RETIRADO.
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
86
Figura 6.10 - Fluxo de caixa pelo método: Prazo de Recuperação do Capital
R
$100.000
R
$100.000
R
$100.00
R
$100.000
R
$100.000
R$400.000
1° ano
2° ano
3° ano
4° ano
5° ano
Entradas de dinheiro
Investimentos
Capítulo 6 – Resultados e Discussões
87
6.8 - Referências:
[1] CORTESIA FERRAMENTARIA-MAHLE/ ITAJUBÁ.
[2] CORTESIA LABORATÓRIO QUÍMICO/ METALÚRGICO-MAHLE/ITAJUBÁ.
[3] EDISON O PAMPLONA, J.A. B MONTEVECHI.
Engenharia econômica
I.
Apostila para cursos da UNIFEI, Itajubá, (1997).
[4] JEAN J. SALIM,
Curso de Contabilidade e Finanças
, São Paulo, MBA-FGV, Set. (2003).
Capítulo 7 – Conclusões
88
Capítulo 7 - Conclusões
7 - CONCLUSÕES
A caracterização dos resíduos foi realizada através de microscopia eletrônica
de varredura (MEV) com microsonda de energia dispersiva (EDS), utilizando a
radiação de tungstênio, em uma análise qualitativa, para os seguintes elementos
químicos:
- Oxigênio, proveniente da oxidação do material, através do óleo solúvel
em água e do ar.
- Alumínio, vindo do rebolo de óxido de alumínio.
- Sódio, vindo do óleo lubrificante.
Silício, cromo, carbono, molibdênio, magnésio e ferro, através das
diferentes composições químicas das ligas metálicas.
Quanto à caracterização da peça sinterizada, a bucha porosa de ferro fundido
cinzento hipoeutético, o particulado que aderiu ao imã permanente está arrastando
particulados que não aderiram ao imã permanente, trazendo como conseqüência a
existência de impurezas, em função do método utilizado na separação desses
particulados e assim, está comprometendo a qualidade da peça sinterizada e
também comprometerá as suas propriedades mecânicas.
Neste sentido, este trabalho teve por objetivo, o re-direcionamento do
subproduto de uma forma mais eficiente e produtiva, pois, o que hoje é um dejeto
cuja destinação final tem um ônus financeiro, como mostrado por este trabalho,
todos os componentes que fazem parte deste dejeto passaram a ser 100%
reciclados, ou seja, passaram a ter uma destinação útil, além de agregarem valor ao
produto final.
Os particulados que aderiram ao imã permanente poderão ser pelotizados e
serem refundido ou então, na forma de pós, utilizando o processo da metalurgia do
pó, na produção de peças, obtendo - se assim um maior valor agregado ao produto
final.
Capítulo 7 – Conclusões
89
Quanto aos particulados que não aderiram ao imã permanente, os mesmos
poderão ser misturados na argamassa de cimento, na fabricação de blocos de
concreto e serem utilizados pela construção civil, nas edificações, ou terão como
destino final, os aterros sanitários, pois, passaram a não mais agredir o meio
ambiente, uma vez que eles atendem os quesitos da ABNT-NBR 10.004 de 2004,
como resíduos Classe I e Classe III, ou seja, tóxicos e inertes.
Capítulo 8 – Recomendações para Trabalhos Futuros
90
Capítulo 8 - Recomendações para Trabalhos Futuros
8.1 - Desenvolver uma técnica para purificar o material magnético
8.2 - Caracterização magnética e de superfície
8.3 - Caracterização elétrica
8.4 – Novas propostas de utilização
Apêndices
91
Apêndice A
Empresa é acusada de crime ambiental.
Apêndice B
Apêndices
92
Apêndice B
Justiça interdita aterro sanitário na grande São Paulo
Apêndices
93
Apêndice C
Empresários desconhecem lei ambiental e correm riscos
Apêndices
94
Apêndices
95
Apêndice D
Decretada prisão de empresário
Apêndices
96
Apêndice E
Grã-Bretanha paga cidades que receberem lixo nuclear
Apêndices
97
Trabalhos em Congressos
• Congresso CBECIMat 2006
Caracterização de um subproduto do desbaste usineiro e abordagem para
uma utilização mais eficiente
M. R. da Silva
(1)
A.Teixeira
(1)
M.R.F. Gontijo
(1)
•
Congresso
SAM/CONAMET 2007
Characterization of subproduct in a rough grind machine a new recycling
proposal
M. R. da Silva
(1)
A.Teixeira
(1)
M.R.F. Gontijo
(1)
• II Simpósio Mineiro de Ciências dos Materiais UFMG 2007
Caracterização de um subproduto do desbaste usineiro e abordagem para
uma utilização mais eficiente
M. R. da Silva
(1)
A.Teixeira
(1)
M.R.F. Gontijo
(1).
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