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Universidade Federal de Ouro Preto
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
DIAGNÓSTICO DOS RESÍDUOS DO PARQUE INDUSTRIAL DE
DIVINÓPOLIS/MG E ELABORAÇÃO DE MACHOS DE FUNDIÇAO A PARTIR
DE RESÍDUOS DE AREIA DE MACHARIA E DE TINTA EM PÓ.
Sara Amaral Oliveira Greco
Ouro Preto, MG.
2014
Sara Amaral Oliveira Greco
DIAGNÓSTICO DOS RESÍDUOS DO PARQUE INDUSTRIAL DE
DIVINÓPOLIS/MG E ELABORAÇÃO DE MACHOS DE FUNDIÇAO A PARTIR
DE RESÍDUOS DE AREIA DE MACHARIA E DE TINTA EM PÓ.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Ouro Preto, como
parte dos requisitos necessários para a obtenção do título: “Mestre
em Engenharia Ambiental – Área de Concentração: Tecnologias
Ambientais”.
Orientador: Prof. Dr. Cornélio de Freitas Carvalho
Coorientadora: Profª. Dra. Gilmare Antônia da Silva
Universidade Federal de Ouro Preto
Ouro Preto, MG.
2014
Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br
G791d Greco, Sara Amaral Oliveira.
Diagnóstico dos resíduos do parque industrial de Divinópolis/MG e
elaboração de machos de fundição a partir de resíduos de areia de macharia
e de tinta em pó [manuscrito] / Sara Amaral Oliveira Greco - 2014.
119f. : il.; graf.; tabs.; apêndices e anexos.
Orientador: Prof. Dr. Cornélio de Freitas Carvalho.
Co-orientadora: Profª. Dra. Gilmare Antônia da Silva
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Instituto
de Ciências Exatas e Biológicas. Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Ambiental.
Área de concentração: Tecnologias Ambientais.
1. Resíduos sólidos - Teses. 2. Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
- Teses. 3. Reciclagem – indústria - Teses. I. Carvalho, Cornélio de Freitas.
II. Silva, Gilmare Antônia da. III. Universidade Federal de Ouro Preto.
IV. Título.
CDU: 628.477.5
Dedico este trabalho a meus pais, Sulpício Severo e Maria da
Piedade.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por me dar saúde, determinação e sabedoria.
Ao meu orientador, professor Cornélio, que com sua experiência sempre solucionou todas
as dificuldades com sabedoria e objetividade.
A minha coorientadora, professora Gilmare, pelo apoio, incentivo e questionamentos que
enriqueceram a pesquisa.
Aos meus pais por estarem sempre presentes ao longo de toda minha vida acadêmica.
Ao meu marido Breno Greco pelo apoio na pesquisa, pelo incentivo, compreensão,
paciência e carinho em todas as situações.
Aos meus irmãos Carol e Willian, alunos da UFOP, por me apoiarem e incentivarem a
estudar em Ouro Preto.
A meu amigo João Filomeno Pedro, pela colaboração na pesquisa.
À FUNFER - Fundição de Ferro LTDA pela concessão da amostra.
À Prefeitura de Divinópolis, em especial ao Técnico de Meio Ambiente Libério Ferreira,
pela colaboração no levantamento de dados para o diagnóstico do parque industrial.
Aos professores da UFOP Maria Aparecida, Leonardo Godefroid e Raimundo Teixeira,
pelo apoio na execução dos ensaios realizados nos laboratórios da Escola de Minas.
À minha amiga, estudante de química, Sabrina Mayra, por me ajudar na execução de todos
os ensaios de laboratório.
Aos técnicos da UFOP Paulo Sérgio, Anísio Martins e Sidney Cardoso pelo apoio,
amizade e ajuda nos ensaios realizados nos laboratórios da Escola de Minas.
A todos que contribuíram, direta ou indiretamente, para o desenvolvimento do trabalho,
muito obrigada!
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS I
LISTA DE TABELAS III
LISTA DE ABREVIATURAS VI
RESUMO VII
ABSTRACT VIII
1 INTRODUÇÃO 01
2 OBJETIVOS 03
2.1 GERAL 03
2.2 ESPECÍFICOS 03
3 REVISÃO DA LITERATURA 04
3.1 GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS – BASE
LEGAL 04
3.2 IMPACTOS AMBIENTAIS PROVENIENTES DE PARQUES INDUSTRIAIS
06
3.3 INDÚSTRIAS DE FUNDIÇÃO 12
3.3.1 Processo de Moldação 12
3.3.2 Processo de Macharia 14
3.3.3 Caracterização de areia de moldagem e macharia 15
3.4 RESÍDUOS GERADOS POR INDÚSTRIAS DE FUNDIÇÃO 17
3.5 RECUPERAÇÃO E/OU REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE
FUNDIÇÃO 18
3.6 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS 21
3.6.1 Planejamento Experimental e Otimização 21
3.6.2 Estudo de Triagem 23
3.6.2.1 Planejamento Fatorial Completo com Ponto Central 23
3.6.3 Matriz Doehlert 24
4 MATERIAIS E MÉTODOS 25
4.1 DIAGNÓSTICO DO PARQUE INDUSTRIAL 25
4.2 ESTUDO DE CASO – RECICLAGEM DO RESÍDUO DE AREIA DE
MACHARIA 26
4.2.1 Amostra 26
4.2.2 Técnicas de Caracterização de Areia Nova e do Resíduo de Areia de
Macharia 27
4.2.2.1 Distribuição granulométrica 27
4.2.2.2 Determinação da Perda ao Fogo (PF) 27
4.2.2.3 Potencial hidrogeniônico (pH) 27
4.2.2.4 Teor de umidade 28
4.2.2.5 Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) 28
4.2.3 Fabricação dos Machos com Resíduo de Areia de Macharia e Resíduo de
Tinta em Pó 28
4.2.3.1 Testes Preliminares 29
4.2.3.2 Ensaio de confecção de corpo-de-prova com bico de gás 29
4.2.3.3 Ensaio de monitoramento da temperatura do Forno Elétrico - modelo Mufla 30
4.2.4 Planejamento Experimental Multivariado 31
4.2.4.1 Confecção de corpos-de-prova para ensaio de resistência à compressão 31
4.2.4.2 Execução do ensaio de resistência à compressão 32
4.2.4.3 Determinação do parâmetro de resistência à compressão 32
4.2.4.4 Etapa de Triagem – Planejamento Fatorial Completo 24
com Ponto Central 33
4.2.4.5 Etapa de Otimização – Planejamento Doehlert Com Ponto Central: Modelo
Quadrático Com Três Variáveis 34
4.2.5 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 35
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 36
5.1 DIAGNÓSTICO DO PARQUE INDUSTRIAL 36
5.1.1 Tipologia e Total de Resíduos Inventariados 37
5.1.2 Resíduos perigosos e não perigosos 40
5.1.3 Destinação dos Resíduos Gerados 41
5.1.4 Destinação dos Efluentes Líquidos 44
5.1.5 Efluentes Atmosféricos 45
5.2 ESTUDO DE CASO – RECICLAGEM DO RESÍDUO DE AREIA DE
MACHARIA 48
5.2.1 Técnicas de Caracterização da Areia Nova e do Resíduo de Areia de
Macharia 48
5.2.1.1 Análise granulométrica 48
5.2.1.2 Teor de umidade 50
5.2.1.3 Perda ao Fogo (PF) 51
5.2.1.4 Potencial hidrogeniônico (pH) 52
5.2.1.5 Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA) 52
5.2.2 Fabricação dos Machos com Resíduo de Areia de Macharia e Resíduo de
Tinta em Pó 54
5.2.2.1 Testes Preliminares 54
5.2.2.2 Ensaio de confecção de corpo-de-prova com bico de gás 56
5.2.2.3 Ensaio de monitoramento da temperatura da mufla 57
5.2.3 Planejamento Experimental Multivariado 58
5.2.3.1 Determinação do parâmetro de resistência à compressão 58
5.2.3.2 Etapa de Triagem – Planejamento Fatorial Completo 24
com Ponto Central 59
5.2.3.3 Etapa de Otimização – Planejamento Doehlert com Ponto Central: Modelo
Quadrático com Três Variáveis 64
5.2.4 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) 69
6 CONCLUSÕES FINAIS 81
SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS 82
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 83
APÊNDICE 01 – MODELO DE QUESTIONÁRIO APLICADO NO PARQUE
INDUSTRIAL 89
APÊNDICE 02 – DESTINAÇÃO FINAL DOS RESÍDUOS GERADO NO PARQUE
INDUSTRIAL 92
APÊNDICE 03 – RESULTADO DOS ENSAIOS DE BANCADA 94
ANEXO 01 – LISTAGEM DAS EMPRESAS INVENTARIADAS NO PARQUE
INDUSTRIAL DO MUNICÍPIO DE DIVINÓPOLIS 96
I
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 – Gráfico representativo da análise termogravimétrica (TG) e análise térmica
diferencial (DTA) da amostra de areia nova 53
Figura 02 – Gráfico representativo da análise termogravimétrica (TG) e análise térmica
diferencial (DTA) da amostra de resíduo de areia de macharia 54
Figura 03 – Gráfico representativo das curvas de aquecimento do conjunto (molde + areia)
em relação ao tempo de encharque (temperatura do centro do molde
equivalente à temperatura da parede externa do molde) no interior do forno
tipo mufla. 58
Figura 04 – Gráfico de probabilidade normal do planejamento de triagem para a avaliação
dos parâmetros (1) temperatura de mufla (oC), (2) tempo de mufla (min), (3)
% (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e (4) % (porcentagem) de água
(mL), mostrando as variáveis significativas 63
Figura 05 – Correlação entre os valores medidos e os valores previstos pelo modelo de
regressão quadrático do planejamento Doehlert dos resultados de resistência à
compressão 68
Figura 06 – Gráfico de probabilidade normal do planejamento Doehlert no estudo de
otimização de resistência a compressão, mostrando as variáveis significativas
69
Figura 07 – Imagem de MEV com aumento de 73 vezes da amostra de resíduo de areia de
macharia 70
Figura 08 – Espectro de EDS da amostra de resíduo de areia de macharia: destaque para o
pico de Si seguido de Ca, Fe, Mg e Al 71
Figura 09 – Imagem de MEV com aumento de 500 vezes da amostra de resíduo de tinta em
pó 72
Figura 10 – Espectro de EDS da amostra de resíduo de tinta em pó: destaque para os picos
de Ti, Ca, Ba e Mg 73
Figura 11 – Imagem de MEV com aumento de 80 vezes da amostra de mistura de resíduo
de areia de macharia e resíduo de tinta em pó (3%), antes do processo de
aquecimento 74
Figura 12 – Espectro de EDS da amostra de mistura de resíduo de areia de macharia e
resíduo de tinta em pó (3%): destaque para o pico de Si, seguido de Ca, Al e
Fé 75
II
Figura 13 – Imagem de MEV com aumento de 200 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó) 76
Figura 14 – Imagem de MEV com aumento de 600 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó) 77
Figura 15 – Espectro de EDS da amostra proveniente de um corpo-de-prova (resíduo de
areia de macharia + resíduo de tinta em pó): destaque para o pico de Si,
seguido de Ti, Na, Ba, Fe, Ca e Al 78
Figura 16 - Imagem de MEV com aumento de 200 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó
(3,00%)) 79
Figura 17 - Espectro de EDS da amostra proveniente de um corpo-de-prova (resíduo de
areia de macharia + resíduo de tinta em pó (3,00%)): destaque para o pico de
Si, seguido de Ti, Ba, Na e Fe 80
III
LISTA DE TABELAS
Tabela 01 – Variáveis e níveis utilizados no planejamento fatorial completo com ponto
central (24) para confecção de corpos-de-prova 34
Tabela 02 – Variáveis e níveis utilizados no planejamento Doehlert – Modelo Quadrático
35
Tabela 03 – Porcentagem de empresas cadastradas por tipologia, em relação ao total das 75
empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello 36
Tabela 04 – Tipologia e total dos resíduos gerados nas empresas inventariadas no parque
industrial Cel. Jovelino Rabello 38
Tabela 05 – Tipologia e total dos resíduos mais gerados pelas indústrias metalúrgicas -
metais não ferrosos (fundições de alumínio) 39
Tabela 06 – Tipologia e total dos resíduos mais gerados pelas indústrias metalúrgicas -
metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação) 40
Tabela 07 – Percentual de destinação final dos resíduos gerados pelas indústrias
inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello 42
Tabela 08 – Percentual de destinação final dos resíduos mais gerados pela tipologia
indústria metalúrgica - metais não ferrosos (fundição de alumínio) 43
Tabela 09 – Percentual de destinação final dos resíduos mais gerados pela tipologia
indústria metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação)
43
Tabela 10 – Tipo de tratamento e destino final dos efluentes sanitários gerados pelas
empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello 44
Tabela 11 – Tipo de tratamento e destino final dos efluentes industriais gerados pelas
empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello 45
Tabela 12 – Tipologia dos efluentes atmosféricos e percentagem de empresas geradoras do
parque industrial Cel. Jovelino Rabello 46
Tabela 13 – Tipo de tratamento e destinação final dos efluentes atmosféricos por
percentagem de empresas do parque industrial Cel. Jovelino Rabello 47
Tabela 14 – Resultados da distribuição granulométrica determinada através de ensaios de
peneiramento por vibração mecânica da areia nova 48
Tabela 15 – Resultados da distribuição granulométrica determinada através de ensaios de
peneiramento por vibração mecânica do resíduo de areia de macharia 49
Tabela 16 – Resultados de teor de umidade obtido para a areia nova 50
IV
Tabela 17 – Resultados de teor de umidade obtidos para o resíduo de areia de Macharia
50
Tabela 18 – Resultados de perda ao fogo obtidos para a areia nova 51
Tabela 19 – Resultados de perda ao fogo obtidos para o resíduo de areia de macharia 51
Tabela 20 – Resultados do pH obtidos para a areia nova e resíduo de fundição 52
Tabela 21 – Resultados dos 06 ensaios de bancada com molde cilíndrico (50,0 × 50,0) mm,
padronizado pela NBR 10611:2011 e CEMP E – 010:2004 55
Tabela 22 – Resultados de resistência a compressão de corpos-de-prova confeccionados
com bico de gás 56
Tabela 23 – Resultados de resistência a compressão de corpos-de-prova, confeccionados
em indústria de machos para fundições através do processo de cura a quente
59
Tabela 24 – Resultados (resistência a compressão) dos ensaios experimentais do
planejamento fatorial completo 24, com 3 replicatas no ponto central (ensaios
17 a 19), para investigação das variáveis experimentais temperatura de mufla
(oC), tempo de mufla (min), % de resíduo de tinta (gramas) e % de água (mL)
60
Tabela 25 – Análise de Variância (ANOVA) do modelo linear do estudo de triagem 61
Tabela 26 – Efeitos do planejamento de triagem para a avaliação dos parâmetros
temperatura de mufla (oC), tempo de mufla (min), % (porcentagem) de
resíduo de tinta (gramas) e % (porcentagem) de água (mL). Os valores
sublinhados indicam efeitos significativos. A última coluna corresponde aos
valores do parâmetro estatístico p, ao nível de significância de 0,05,
considerando o erro puro 62
Tabela 27 – Planejamento Doehlert, com três replicatas no ponto central (ensaios 13 a 15),
para otimização das condições experimentais: temperatura de mufla (oC),
tempo de mufla (min), e % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas). A
última coluna corresponde aos valores de resistência à compressão obtidos no
planejamento 65
Tabela 28 – Condição experimental ótima apontada pelo planejamento Doehlert, para o
valor de resistência a compressão de corpos-de-prova confeccionados com
resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta em pó 66
Tabela 29 – Análise de Variância (ANOVA) para avaliação do modelo quadrático do
planejamento Doehlert 67
V
Tabela 30 – Efeitos do planejamento Doehlert para a avaliação dos parâmetros temperatura
de mufla (oC), % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e tempo de
mufla (min). Os valores sublinhados indicam efeitos significativos. A última
coluna corresponde aos valores do parâmetro estatístico p, ao nível de
significância de 0,05, considerando o erro puro 67
VI
LISTA DE ABREVIATURAS
AAF - Autorização Ambiental de Funcionamento;
ABIFA - Associação Brasileira de Fundição;
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas;
ACID - Associação Comercial e Industrial de Divinópolis;
AFS - American Foundry Society;
CEMP - Comissão de estudos de matérias-primas;
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente;
COPAM - Conselho Estadual de Política Ambiental;
DN - Deliberação Normativa;
FUNASA - Fundação Nacional de Saúde;
NBR - Normas Brasileiras regulamentadoras;
SEMAD - Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável de
Minas Gerais;
SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial;
SUPRAM - Superintendência Regional de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável.
VII
RESUMO
O trabalho apresenta um diagnóstico e proposta de reciclagem dos resíduos gerados
no Centro Industrial Cel. Jovelino Rabello, localizado no município de Divinópolis/MG.
Inicialmente, foi realizada uma pesquisa através da aplicação de questionários e visitas in
loco, quando necessárias, com a finalidade de obter informações referentes a todas as
empresas instaladas no referido parque industrial. Através da compilação dos dados
fornecidos nos questionários foram levantadas as tipologias das empresas, as matérias-
primas utilizadas, o processo produtivo, os resíduos sólidos gerados, o armazenamento e o
tipo de tratamento e/ou destinação final destes resíduos, bem como informações referentes
aos efluentes sanitários e atmosféricos gerados. Analisando-se o total de resíduos gerados
por todas as indústrias do referido parque industrial, verificou-se um quantitativo elevado
de resíduos de areia e escória, 78,71% do total de resíduos inventariados. O referido
diagnóstico aponta uma destinação final de 66,06% do total de resíduos gerados pelas
indústrias inventariadas a aterros industriais. Mediante análise de todas as informações
levantadas a partir desta pesquisa, fez-se um estudo de reciclagem do resíduo de maior
geração, o qual consiste em resíduo de areia de macharia. Tal estudo propõe a confecção de
machos de fundição com resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta em pó, gerado no
processo de pintura eletrostática, como uma solução de reciclagem para estes resíduos. A
validação e adequação da solução de reciclagem proposta foram obtidas através de ensaios
de bancada, verificando-se a resistência à compressão de corpos-de-prova produzidos com
resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta em pó. Resultados de ensaios de resistência
à compressão, utilizando o resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta, provaram ser
equivalentes à resistência de corpos-de-prova produzidos com matéria-prima e insumos
utilizados por indústrias de fundição, ou seja, entre 109,88 N/cm² e 251,39 ± 20,80 N/cm².
Palavras Chaves: Diagnóstico, parque industrial, resíduos sólidos, reciclagem de resíduo
de areia de macharia.
VIII
ABSTRACT
This study presents a diagnosis and a proposed recycling solution to the waste
generated at the industrial park Cel. Jovelino Rabello, located in the city of
Divinópolis/MG. Initially, a research was carried out through the use of questionnaires and
onsite visits, when necessary, as for the purpose of obtaining information concerning all
companies operating in that industrial park. The compilation of data provided by these
questionnaires raised information on companies typologies, raw materials used, production
processes, solid wastes generated, storage and types of treatment and/or disposal of these
wastes, as well as information related to sanitary and atmospheric effluents. Further to that,
through the analysis of the total volume of waste generated by all industries in that
industrial park, sand and slag wastes were estimated as amounting to 78,71% of the total of
waste inventoried. Further analysis of the data also indicated that 66,06% of the total of
waste generated by these industries is destined to industrial landfills. In light of all
information raised from this thorough research and analysis, a residue recycling study was
carried out on the type of residue generated in the largest volume, namely waste foundry
sand. Such study proposes the production of casting molds with waste foundry sand and
waste ink powder generated in electrostatic painting processes as a recycling solution to
these wastes. Validation and suitability of the proposed recycling solution was achieved
through bench tests by checking for the compressive strength of specimens produced with
waste foundry sand and waste ink powder. Results in compression strength tests using
waste foundry sand and ink waste proved to be equivalent to the resistence of specimens
produced with raw materials and supplies used by the foundry industry, namely between
109,88 N/cm² and 251,39 ± 20,80 N/cm² .
Keywords: Diagnosis, industrial park, solid waste, recycling waste foundry sand,research,
analysis.
1
1 INTRODUÇÃO
A utilização de recursos naturais tem como resultado o surgimento da poluição, sendo
uma alteração indesejável nas características físicas, químicas ou biológicas da atmosfera,
litosfera, ou hidrosfera, podendo causar prejuízo à saúde, à sobrevivência ou às atividades dos
seres humanos e outras espécies. Os poluentes podem ser definidos como resíduos gerados por
atividades humanas, que possam causar impacto ambiental negativo, ou seja, uma alteração
indesejável, estando ligada à concentração, ou quantidade de resíduos no ar, água e solo.
Portanto, a classificação ou caracterização do resíduo consiste na etapa inicial e fundamental para
a definição do gerenciamento dos resíduos, o que consiste no manuseio, acondicionamento,
armazenamento, coleta, transporte, formas de tratamento e disposição final (BRAGA et al., 2005
e SÁNCHEZ, 2008).
Os municípios em atendimento a Lei Estadual no
18031/2009 promovem o inventário de
seus resíduos sólidos industriais, o qual foi instituído pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente
– CONAMA, através da Resolução CONAMA 313/2002. A obrigatoriedade da apresentação de
informações em relação aos resíduos gerados, conforme dispõe a Deliberação Normativa - DN do
Conselho Estadual de Política Ambiental - COPAM nº 90/2005 é somente para empresas
passíveis de licenciamento ambiental com enquadramentos nas classes 3, 4, 5 e 6.
O enquadramento das empresas nas classes 3, 4, 5 e 6 é definido de acordo com o que
dispõe a Deliberação Normativa COPAM no
74/2004, em seu Anexo Único na Tabela A-1,
através do potencial poluidor/degradador geral do empreendimento, o qual é obtido após a
conjugação dos potenciais impactos nos meios físico, biótico e antrópico.
Portanto, em muitas situações, o levantamento dos resíduos sólidos gerados pela atividade
industrial realizado por meio de inventário, conforme estabelecido na Resolução CONAMA
313/2002, por ser de obrigação somente de indústrias passíveis de licenciamento ambiental junto
ao órgão ambiental, pode ser insuficiente quando se pretende avaliar os possíveis impactos
ambientais relacionados aos resíduos provenientes de um parque industrial. Nestes casos, é
necessária a realização de visita in loco, ou mesmo uma auditoria, segundo Freeman (1998), na
qual são apresentados os tópicos a serem levantados, quer sejam, o processo produtivo,
operacional e layout, investigação do solo, de águas superficiais e áreas inundáveis, verificação
2
da qualidade da água potável utilizada, do destino final dos efluentes gerados, bem como uma
avaliação das propriedades vizinhas.
Diante do exposto, a fim de se obter informações em um universo mais amplo sobre os
resíduos gerados por atividades industriais, justificou-se o estudo em um parque industrial, sendo
levantadas as atividades desenvolvidas, os resíduos gerados, bem como sua destinação final,
tendo sido realizado um estudo do Centro Industrial Cel. Jovelino Rabello, localizado no
município de Divinópolis, Minas Gerais.
O município no qual foi realizado o estudo proposto, segundo consta no Anuário
Estatístico de Divinópolis (2009), possui um território com área total de 708 km², equivalente a
0,12% da área do Estado de Minas Gerais, tendo em extensão territorial uma área urbana de
aproximadamente 192 km². De acordo com dados obtidos junto ao Instituto Brasileiro de
Geografia e Estatística (IBGE) a população total do município é de 213.076 habitantes (IBGE,
2010).
O histórico da fundação e instalação do Centro Industrial Cel. Jovelino Rabello no
município de Divinópolis pode ser descrito como segue:
A Cidade Industrial de Divinópolis foi criada pela lei n. 8733, de 27 de outubro de 1965.
Apesar de criada pela lei, sua implantação só ocorreu alguns anos mais tarde. (...)
As possibilidades de concentração espacial das indústrias em Divinópolis efetivaram-se
em 1972, quando foi criado o Centro Industrial Jovelino Rabello, que visava a aglutinar
a produção industrial, retirar indústrias da área urbana e oferecer infraestrutura adequada
para instalação de novas. (...)
O censo industrial de 1970 apontou a existência de 216 estabelecimentos industriais. Em
1975, existiam 1341 estabelecimentos comerciais e de serviços e 32 indústrias em fase
de implantação no Centro Industrial Jovelino Rabello. Sua área de abrangência é de
2.600.900m2 e mais 300.000m
2 destinada à reserva florestal, e sua estrutura básica, no
início da década de 80, passou a ser estabelecida pela Companhia dos Distritos
Industriais de Minas Gerais (CDI) (CORGOZINHO, Batistina Maria de Sousa. Nas
Linhas da Modernidade: continuidade e ruptura, 2003, p. 212-213).
Através do diagnóstico realizado no Parque Industrial do Município de Divinópolis,
identificou-se o resíduo de maior geração, sendo possível propor possíveis medidas de
reutilização e/ou recuperação do mesmo.
3
2 OBJETIVOS
2.1 GERAL
Realizar um diagnóstico no parque industrial do município de Divinópolis/MG,
detectando o resíduo de maior relevância e propor medidas de reutilização e/ou recuperação deste
resíduo.
2.2 ESPECÍFICOS
Promover o levantamento da tipologia e do número de indústrias instaladas no Centro Industrial
Cel. Jovelino Rabello localizado no município de Divinópolis.
Realizar pesquisa junto às indústrias do referido parque industrial, com relação à geração de
resíduos sólidos, efluentes líquidos e gasosos.
Realizar estudo através de visita in loco, para aprimoramento das informações levantadas junto às
empresas localizadas no referido parque industrial.
Promover um inventário qualitativo e quantitativo dos resíduos levantados através do
diagnóstico, por tipologia de empresa, bem como sua classificação e destinação final.
Realizar um Estudo de Caso de uma indústria do parque industrial diagnosticado, caracterizando
o resíduo apontando pelo inventário como de maior geração, propondo possíveis medidas de
reutilização e/ou recuperação do mesmo.
4
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS – BASE LEGAL
A Política Nacional de Resíduos Sólidos foi instituída pela Lei no 12.305/2010, a qual
dispõe sobre os princípios, objetivos e instrumentos, bem como sobre as diretrizes relativas à
gestão integrada e ao gerenciamento de resíduos sólidos, incluindo os perigosos, às
responsabilidades dos geradores e do poder público e aos instrumentos econômicos aplicáveis.
A resolução CONAMA 313/2002 dispõe sobre o Inventário Nacional de Resíduos Sólidos
Industriais, considerando a necessidade da elaboração de Programas Estaduais e do Plano
Nacional para Gerenciamento de Resíduos Sólidos Industriais, devido à ausência de informações
precisas sobre a quantidade, os tipos e os destinos dos resíduos sólidos gerados no parque
industrial do país.
Tendo em vista os resíduos industriais poderem apresentar características prejudiciais à
saúde humana e ao meio ambiente, a resolução CONAMA 313/2002 determina que, para a
elaboração de diretrizes nacionais, visando o controle dos resíduos industriais, é essencial a
realização de um inventário dos resíduos industriais gerados e existentes no país, sendo este um
dos instrumentos de política de gestão de resíduos.
O Inventário Nacional de Resíduos Sólidos Industriais é definido, portanto, como o
conjunto de informações sobre a geração, características, armazenamento, transporte, tratamento,
reutilização, reciclagem, recuperação e disposição final dos resíduos sólidos gerados pelas
indústrias do país.
A resolução CONAMA 313/2012, em seu Art. 1o determina que os resíduos existentes ou
gerados pelas atividades industriais são objeto de controle específico, como parte integrante do
processo de licenciamento ambiental. Ainda em seu Art. 2o define resíduo sólido industrial como
todo o resíduo que resulte de atividades industriais e que se encontre nos estados sólido, semi-
sólido, gasoso - quando contido, e líquido cujas particularidades tornem inviável o seu
lançamento na rede pública de esgoto ou em corpos d`água, ou exijam para isso soluções técnica
ou economicamente viáveis em face da melhor tecnologia disponível, sendo incluídos nesta
definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água e aqueles gerados em
equipamentos e instalações de controle de poluição.
5
A Lei no18031/2009, a qual dispõe sobre a Política Estadual de Resíduos Sólidos, aplica-
se aos agentes públicos e privados que desenvolvem ações que direta ou indiretamente, envolvam
a geração e a gestão de resíduos sólidos, considerando em seu Art.4o a avaliação do ciclo de vida
do produto, o estudo dos impactos causados à saúde humana e ao meio ambiente durante o ciclo
de vida do produto; a série de etapas que envolvem a concepção do produto, a obtenção de
matérias-primas e insumos, o processo produtivo, o consumo e a destinação dos resíduos; bem
como a coleta seletiva, o recolhimento diferenciado de resíduos sólidos previamente selecionados
nas fontes geradoras, com o intuito de encaminhá-los para reutilização, reaproveitamento,
reciclagem, compostagem, tratamento ou destinação final adequada. Ainda em seu Art. 4o devem-
se considerar as tecnologias ambientalmente adequadas às tecnologias de prevenção, redução,
transformação ou eliminação de resíduos sólidos ou poluentes na fonte geradora, as quais visam a
redução de desperdícios, a conservação de recursos naturais, a redução, a transformação ou a
eliminação de substâncias tóxicas presentes em matérias-primas ou produtos auxiliares, a redução
da quantidade de resíduos sólidos gerados por processos e produtos e a redução de poluentes
lançados no ar, no solo e nas águas.
A referida lei em seu capítulo II dispõe sobre a classificação dos resíduos sólidos; em seu
Art. 5º os resíduos são classificados quanto a natureza e a origem, com vistas a atribuir
responsabilidades e dar-lhes a adequada destinação.
§ 1o
Quanto à natureza, os resíduos sólidos serão classificados de forma idêntica à Norma da
ABNT 10004:2004, como:
I – resíduos Classe I – Perigosos aqueles que, em função de suas características de toxidade,
corrosividade, reatividade, inflamabilidade, patogenicidade ou explosividade, apresentem
significativo risco à saúde pública ou à qualidade ambiental;
II – resíduos Classe II – Não perigosos, sendo:
a) Resíduos Classe II - A – Não inertes aqueles que não se enquadram nas classificações de
Resíduos Classe I – Perigosos ou de Resíduos Classe II - B – Inertes, nos termos desta
Lei, podendo apresentar propriedades tais como biodegradabilidade, combustibilidade ou
solubilidade em água;
b) Resíduos Classe II B – Inertes aqueles que, quando amostrados de forma representativa e
submetidos a um contato estático ou dinâmico com água destilada ou deionizada, à
temperatura ambiente, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a
6
concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água vigentes, excetuando-se os
padrões de aspecto, cor, turbidez e sabor (ABNT NBR 10004:2004).
§ 2o - Quanto à origem, os resíduos sólidos serão classificados como:
I – de geração difusa os produzidos individual ou coletivamente por geradores dispersos e não
identificáveis, por ação humana ou animal ou por fenômenos naturais, abrangendo os resíduos
sólidos domiciliares, os resíduos sólidos pós-consumo e aqueles provenientes de limpeza pública;
II – de geração determinada os produzidos por gerador específico e identificável.
A Lei no
18031/2009, Art. 8º Dos Objetivos, em seu item VI, visa estimular a pesquisa e o
desenvolvimento de novas tecnologias e processos ambientalmente adequados para a gestão dos
resíduos sólidos.
3.2 IMPACTOS AMBIENTAIS PROVENIENTES DE PARQUES INDUSTRIAIS
As atividades humanas geram impactos ambientais os quais podem repercutir nos meios
físicos, biológicos e socioeconômicos, afetando os recursos naturais, bem como a saúde humana.
Esses impactos se fazem sentir nas águas, ar e solo e na própria atividade humana. Portanto, o
controle das substâncias químicas perigosas, o manejo adequado dos recursos hídricos e dos
resíduos sólidos, o controle de ruídos, das vibrações e das radiações são essenciais à proteção do
meio ambiente natural e do ambiente modificado onde vive e trabalha o homem (FUNASA,
2007).
Nos processos de produção utilizados para extrair matérias-primas e para transformá-las
numa multiplicidade de produtos para fins de consumo, embora sejam adotadas técnicas de
controle da poluição para diversos campos da indústria de extração e de transformação, verifica-
se que não há métodos que propiciem um controle absoluto da poluição industrial (FUNASA,
2007).
Através de pesquisa bibliográfica, pode-se encontrar na literatura alguns estudos
correlacionando a existência de parques industriais localizados próximos a centros urbanos com
possíveis impactos socioambientais e influências na saúde pública.
Segundo Misra e Pandey (2005), as indústrias se tornaram uma parte essencial da
sociedade moderna, e a produção de resíduos é um resultado inevitável das atividades
relacionadas ao desenvolvimento. Os resíduos gerados pelos processos produtivos podem
7
representar um perigo potencial à saúde humana ou ao meio ambiente (solo, ar, água) quando
impropriamente tratados, armazenados, transportados ou descartados.
De acordo com os autores, atualmente na Índia, embora os resíduos perigosos,
atmosféricos e efluentes sejam regulamentados, os resíduos sólidos, muitas vezes, são
descartados de forma indiscriminada, sendo um risco à saúde e ao meio ambiente. A referida
pesquisa apontou para a importância da gestão de resíduos perigosos, apresentando sugestões
para o desenvolvimento de melhores estratégias, bem como a importância de se conhecer a
natureza e caracterização dos resíduos, as indústrias geradoras de resíduos, e as implicações
ambientais das práticas de gestão de resíduos, propondo medidas a serem adotadas visando o
planejamento, a concepção e o desenvolvimento de modelos eficazes de gestão de resíduos
perigosos, através da implementação de regulamentos direcionados aos sistemas de tratamento e
a redução e/ou eliminação de resíduos perigosos.
Segundo pesquisas realizadas por Yaylalı-Abanuz (2011), a verificação de um aumento na
contaminação do solo por metais pesados em solos de Gebze (Turquia) é proveniente da intensa
industrialização e urbanização, tornando-se um sério problema ambiental. Segundo o autor,
existem duas grandes zonas industriais em Gebze, a zona industrial de Gebze (GOIZ) e a zona
industrial de Dilovası (DOIZ). A região possui várias indústrias, as quais consistem na principal
fonte de geração de resíduos perigosos, os quais incluem resíduos de tinta, plásticos, elétricos,
metal, têxteis, madeira, e de indústrias automotivas, alimentícias, cosméticos, embalagens,
máquinas e produtos químicos. No estudo realizado por Yaylalı-Abanuz, foram coletadas
amostras nas duas zonas industriais, sendo analisados os teores de metais. Os resultados das
análises mostraram que os solos continham altas concentrações de As, Cd, Cu, Cr, Hg, Mn, Pb,
Zn. Os estudos mostraram que a contaminação nos solos por metais pesados provém de
atividades industriais e pelo tráfego pesado, sendo a disseminação de resíduos perigosos no solo
provenientes de instalações industriais na área de estudo através da chuva ou do vento.
Tendo como objetivo avaliar a contaminação por metais pesados devido à industrialização
e urbanização, foram estudadas as concentrações de metais pesados como Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb,
Rb, Sr, V, Y, Zn e Zr em solos na área industrial de Balanagar, Hyderabad, Índia, de acordo com
Machender et al. (2011). A referida área é afetada por atividades industriais, tais como
siderurgias, petroquímicas, automotivas, refinarias e de fabricação de baterias, gerando resíduos
perigosos. A avaliação da contaminação dos solos foi baseada no índice de geoacumulação, fator
8
de enriquecimento (FE), fator de contaminação e grau de contaminação de solo. Foram coletadas
amostras de solo da área industrial de Balanagar, em uma camada de 10-50 centímetros do topo
do solo. O teor de metais pesados nas amostras foi determinado através da fluorescência de
raios-X. Os dados revelaram que os solos na área de estudo estavam significativamente
contaminados, mostrando um alto nível de elementos tóxicos, importantes fontes de poluição,
podendo resultar em efeitos ecotoxicológicos nas águas subterrâneas, sistemas terrestres e
aquáticos.
Outra fonte de poluição proveniente de parques industriais consiste na emissão de
poluentes na atmosfera. Conforme apresentado por Kao et al. (2007), as fontes de dioxinas
liberadas na atmosfera têm recebido muita atenção, sendo estudados os riscos à saúde
provenientes de incineradores, bem como os de outras fontes, como a indústria metalúrgica.
Devido às avaliações de risco se concentrarem principalmente sobre os efeitos de fontes isoladas,
poucos estudos têm abordado os riscos provenientes de várias fontes em uma região. Em áreas
com muitas fontes de emissão de dioxinas, a exposição à totalidade das fontes impõe altos riscos
à saúde pública e ao meio ambiente, embora se analisadas individualmente, estas fontes estejam
em conformidade com as normas de emissão, como o Parque Industrial localizado no Distrito de
Siaogang no sul de Taiwan. O estudo combinado à modelagem de exposição a múltiplas vias para
avaliar os riscos de emissão de dioxinas apontou a emissão de 17 fontes no referido Parque
Industrial, incluindo incineradores de resíduos municipais e de resíduos de saúde, instalações de
sinterização, forno elétrico de arco, fundições de alumínio, fornos de cimento, etc. Segundo
pesquisas, a maior fonte de emissão de dioxinas é proveniente da instalação de sinterização,
seguida pelo forno elétrico de arco, resultados estes que levaram o governo local a realizar uma
avaliação mais completa e, ao mesmo tempo, a considerar a imposição de um padrão local
rigoroso das emissões de dioxinas no Distrito de Siaogang.
Segundo Beeley (2001), as indústrias de fundição possuem impactos ambientais
significativos, tanto dentro quanto fora da indústria. Embora o foco principal da tecnologia de
fundição esteja voltado para a produção mais econômica de peças fundidas, percebe-se a
necessidade de se avaliar os efeitos dos processos, não somente em relação às condições de
trabalho dos funcionários de indústrias de fundição, mas também em relação ao meio ambiente
em seu entorno e suas comunidades. As indústrias de fundição dependem de uma série de
recursos naturais, os quais são total ou parcialmente consumidos durante o processo produtivo,
9
incluindo areias e outros minerais, combustíveis e energia, produtos químicos fabricados e água,
independentemente dos metais e ligas que constituem o produto final.
Alguns resíduos resultantes do processo podem ser recirculados dentro da indústria ou
reciclados num sentido mais amplo, porém, uma proporção é perdida para o ambiente, tanto
dentro da indústria quanto fora. Isto consiste em poluição, muito do qual já foi aceito como um
subproduto inevitável da atividade industrial. A crescente preocupação por seus efeitos danosos
resultou em um conjunto de legislação moderna, mas também tem havido uma necessidade de
limitar o esgotamento de recursos finitos e os eventuais custos reais incorridos.
Estudos apontaram que as emissões relacionadas aos processos produtivos que utilizam
madeira consistem em um perigo para a saúde humana. Segundo Marco et al. (2010), os efeitos
sobre a saúde de pessoas que residem próximas a indústrias que utilizam madeira não são
conhecidos, particularmente, pela população em geral. O objetivo da pesquisa consistiu em
investigar se residir próximo à indústrias de madeira representava um perigo para a saúde de
crianças no distrito de Viadana (Norte da Itália). Em dezembro de 2006, todas as crianças de
faixa etária entre 3 e 14 anos que residiam no distrito de Viadana, onde estão instalados dois
grandes aglomerados industriais, foram cadastradas através de aplicação de um questionário
(n = 3854). As crianças foram geocodificadas, e a distância de suas residências e/ou escolas da
indústria madeireira mais próxima foi computada. Independentemente do sexo, idade,
nacionalidade, área residencial, a educação dos pais, o tabagismo passivo/parental, e sua
preocupação ambiental, o questionário apontou que, crianças que residem a menos de 2 km do
aglomerado de indústrias tiveram uma maior prevalência de doenças respiratórias, tosse, doenças
relacionadas ao nariz, boca/garganta, olhos, e internações hospitalares. Houve uma relação
dose-resposta inversa entre os resultados de saúde adversos e a distância das indústrias. A
pesquisa concluiu que, emissões atmosféricas provenientes de aglomerados industriais podem ter
um sério impacto sobre o estado de saúde de crianças, devendo ser reduzidas e monitoradas
periodicamente.
A exposição da população às emissões provenientes de várias fontes industriais, embora
pouco estudada, seja um aspecto de grande interesse do ponto de vista epidemiológico, segundo
pesquisa realizada por García-Pérez et al. (2012). A pesquisa teve como objetivo investigar a
incidência de óbitos por tumores do sistema digestivo em populações que residiam próximas a
indústrias de produção de metal na Espanha. Realizou-se um estudo a fim de se verificar a
10
mortalidade devido a tumores malignos do sistema digestivo (cavidade oral e faringe, esôfago,
estômago, pâncreas, fígado, vesícula biliar e cólon-reto) durante o período de 1994 a 2003, nas
regiões espanholas devido às múltiplas fontes industriais no setor metalúrgico. A exposição da
população à poluição foi estimada com base na distância da cidade de residência à fonte de
poluição. Usando modelos de regressão de Poisson foram analisados o aumento no risco de
mortalidade devido ao câncer e o excesso de mortalidade na população que reside próxima às
indústrias específicas.
Como resultado da pesquisa, observou-se que 78% das regiões apresentaram um aumento
no risco de câncer de fígado, sendo estatisticamente significativo em Valência, Madrid, País
Basco, seguido por 56% das regiões apresentando câncer colo-retal e de pâncreas, sendo
estatisticamente significativo o câncer colo-retal em Valência e Zaragoza, e o câncer de pâncreas
em Valladolid e Barcelona. A província de Valência apresentou risco elevado a todos os tumores
estudados devido à proximidade às indústrias de metal, enquanto que o País Basco registrou uma
tendência no aumento do risco para o câncer de estômago, fígado e tumores colo-retais com a
proximidade (≤ 5 km) das fontes. Segundo o artigo, os resultados poderiam apoiar a hipótese de
que a mortalidade devido a certos tumores do sistema digestivo aumenta com a proximidade
(≤ 5 km) das fontes de indústrias metalúrgicas. No entanto, neste tipo de estudo conclusões não
podem ser obtidas em termos de causa e efeito, nem se avaliar as interferências nos indivíduos a
partir de dados agrupados.
Diante do exposto, em relação aos agentes poluidores de origem industrial, o problema
parece estar centralizado nos seguintes aspectos: providenciar um controle ambiental seguro, sem
prejuízos dos investimentos econômicos; obter informações técnicas referentes aos melhores
meios para controlar a poluição; empregar técnicas de combate à poluição ambiental, bem como
selecionar e adaptar as soluções de controle importadas ao conjunto de técnicas desenvolvidas no
país (FUNASA, 2007).
Em atendimento a Lei no
18031/2009, os municípios promovem um inventário de seus
resíduos sólidos industriais, instituído pela Resolução CONAMA 313/2002, sendo obrigatória a
apresentação de informações em relação aos resíduos gerados das empresas passíveis de
licenciamento ambiental com enquadramentos nas classes 3, 4, 5 e 6, conforme dispõe a DN
COPAM nº 90/2005.
11
Segundo o Inventário de Resíduos Sólidos Industriais Ano Base 2011 (2012), no início de
2008, a Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável de Minas Gerais
– SEMAD implantou um Banco de Dados Ambientais – BDA, o qual consiste em uma
ferramenta de informática de grande importância na Gestão Ambiental do Estado. Trata-se de um
Banco de Dados estruturado em módulos através dos quais os usuários prestam as informações
solicitadas via on-line, consolidando um extenso banco de dados, em atendimento a Lei
18.031/2009, à Resolução CONAMA nº 313/2002, e à Deliberação Normativa do Conselho de
Políticas Ambientais – COPAM nº 90/2005 (alterada pela DN COPAM nº 136 de 2009).
No Inventário de Resíduos Sólidos Industriais Ano Base 2011 (2012) as informações
prestadas referem-se ao período de janeiro a dezembro de 2011, para empreendimentos
classificados nas classes 3, 4, 5 e 6, conforme preconiza a DN 90/2005, abrangendo 21 tipologias
inventariadas e um universo de 1083 empresas, instaladas nos 199 municípios do estado de Minas
Gerais, os quais apresentaram o inventário de resíduos.
O total de resíduos industriais inventariados em 2011 foi de 210.879.507,17 toneladas. As
tipologias com o maior número de empresas são indústrias de produtos Minerais Não-Metálicos,
de Produtos Químicos e de Processamento, Beneficiamento, Tratamento e/ou Disposição Final de
Resíduos.
A distribuição das empresas por Superintendências Regionais de Meio Ambiente e
Desenvolvimento Sustentável – SUPRAM aponta para uma concentração de empresas
preponderante na SUPRAM Alto São Francisco com 32,78%, o que corresponde a 355 empresas
distribuídas em 36 municípios, sendo na maior parte indústrias de produtos minerais
não-metálicos e indústrias de vestuário, calçados e artefatos de tecidos em couros.
De acordo com o Inventário de Resíduos Sólidos Industriais Ano Base 2011 (2012), das
355 empresas inventariadas na SUPRAM Alto São Francisco apenas 35 empresas são
representativas do município de Divinópolis sendo, portanto, uma amostragem pouco
significativa, devido à obrigatoriedade da apresentação de informações em relação aos resíduos
gerados, conforme dispõe a DN COPAM nº 90/2005, ser somente para empresas com
enquadramentos nas classes 3, 4, 5 e 6, ficando as empresas não passíveis de licenciamento
ambiental ou passíveis de Autorização Ambiental de Funcionamento isentas do preenchimento do
inventário.
12
Segundo informações obtidas no órgão ambiental do município de Divinópolis,
Superintendência Regional de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável / Alto São
Francisco – SUPRAM / ASF, no parque industrial do referido município, das 101 empresas em
atividade somente 19 possuem licenciamento ambiental, sendo 49 empresas passíveis de
Autorização Ambiental de Funcionamento e 33 empresas não cadastradas no órgão ambiental.
Portanto, 81,19% das empresas são isentas do preenchimento do inventário, ficando a cargo do
município ou estado a convocação das empresas para prestar informações sobre os resíduos
gerados, a fim de se ter uma melhor avaliação do gerenciamento dos mesmos.
Ainda segundo informações obtidas no órgão ambiental do município de Divinópolis,
SUPRAM / ASF, a maior parte das indústrias instaladas no parque industrial são fundições.
3.3 INDÚSTRIAS DE FUNDIÇÃO
O objetivo fundamental da fundição é o de dar forma geométrica adequada ao metal,
vertendo-o no estado fundido dentro de uma cavidade feita no interior de uma moldação
(conjunto de elementos em materiais apropriados que definem o molde), para após solidificação
se obter a peça moldada (FERREIRA, 2007).
As etapas do processo de fundição geralmente se dividem em: confecção dos moldes e
machos; fusão e vazamento do metal líquido no interior dos moldes; desmoldagem e acabamento
da peça fundida.
3.3.1 Processo de Moldação
Segundo Ferreira (2007), o processo de moldação com resinas é conhecido na fundição
por “Shell Moulding” devido a moldação apresentar a forma de conchas de paredes finas, tendo
sido inicialmente desenvolvido e patenteado por Johannes Croning também conhecido por
“processo de Croning” ou por “processo C”.
O processo de fundição “Shell Moulding” utiliza moldações construídas com areia de
sílica, muito fina, com um grau de pureza superior a 98% sem argila, nem óxidos metálicos nem
materiais orgânicos, ou por vezes com areia de zircônia ou de olivina. A areia bem seca com um
13
teor de argila inferior a 15% apresenta normalmente um grão de configuração redonda com um
índice de finura compreendido entre 100 a 150 AFS (FERREIRA, 2007).
Segundo Brosch (1952) o Módulo de Finura é determinado multiplicando-se as
porcentagens retidas em cada peneira pelos “coeficientes” (os coeficientes são números
arbitrários de valor aproximado ao número de malhas da peneira contígua anterior);
posteriormente, somando-se as parcelas obtidas do produto de cada “porcentagem retida” pelo
seu coeficiente e dividindo-se o resultado desta soma pela soma do “material retido”. O resultado
dado em unidades é o módulo de Finura AFS.
A areia é aglomerada por resinas sintéticas de presa térmica a quente, infusíveis, as quais
são aplicadas em pó ou sob a forma líquida, pré-revestindo os grãos de areia.
As resinas utilizadas são constituídas por moléculas a três dimensões, isto é, por
monômeros com mais de três pontos ativos, as quais, após mistura com a areia, num teor de cerca
de 7% (para areia de 100 AFS), são aquecidas acima de determinada temperatura para
polimerização, sofrendo primeiro um amolecimento e depois um endurecimento progressivo e
irreversível, por formação de polímeros de cadeia longa. Estes polímeros não tornam a amolecer
por arrefecimento ou por aquecimento, decompondo-se por queima a temperaturas elevadas sem
voltar a fundir. Os aglomerantes mais utilizados neste processo são:
Resinas de base fenólica, constituídas por Fenol-Formaldeído;
Resinas de base de ureia, constituídas por Ureia-Formaldeído;
Resinas de base melanina, constituídas por Melanina-Formaldeído.
O processo de moldação Shell Moulding utiliza modelos metálicos (com ângulos de saída
da ordem de 1 a 2 graus, a fim de facilitar a extração), montados em placa-molde, os quais são
aquecidos a uma temperatura entre 150 oC e 300
oC, durante intervalos de tempo de 3 a
5 minutos. Os modelos metálicos são executados em ferro, cobre, bronze ou latão, formando
placas-molde sobre as quais é depositada uma mistura preparada de areia termoendurecível,
pré-revestida com resina, a qual aquece por condução, convecção e radiação, sofrendo um
processo de polimerização que liga os grãos de areia numa determinada espessura, formando uma
carapaça ou Shell (concha) , a qual constitui parte da moldação (FERREIRA, 2007).
14
3.3.2 Processo de Macharia
No processo de fundição um elemento de suma importância é o macho, o qual consiste em
uma parte do molde, fabricada separadamente e colocada em sua cavidade para se obter formas
internas ou externas de uma peça e facilitar a construção de um modelo (SENAI, 2007).
Segundo Ferreira (2007), os dois processos que podem ser definidos como processos de
macharia são o de construção de machos em Shell Moulding e o de construção de machos por
caixa quente. No processo de caixa quente as resinas utilizadas têm por base o álcool furfurílico
e/ou fenol e, invariavelmente, contêm ureia e formaldeído. Um catalisador ácido é incorporado na
areia de moldação com a resina, sendo a mistura úmida introduzida por sopragem em uma caixa
de machos aquecida. Apesar da temperatura ser determinada pela formulação da resina,
usualmente a temperatura encontra-se na faixa de 220 e 245 oC. A aplicação do calor induz uma
cura rápida, permitindo retirar os machos das caixas em tempos de 10 a 30 segundos. O processo
de cura continua devido a ação do calor residual, em conjugação com o gerado pela reação de
polimerização exotérmica, contudo, para assegurar uma cura completa deve ser praticado um
processo de homogeneização em uma estufa.
Através de um trabalho realizado por Carvalho et al. (2012) pode-se demonstrar que é
possível na elaboração de machos de fundição, a substituição da resina fenólica por resíduo de
tinta em pó, oriundo do processo de pintura eletrostática. Segundo Carvalho et al. (2012), o
resíduo de tinta em pó descartado no processo de pintura eletrostática é um produto de fácil
manipulação, com alto rendimento, baixa agressividade ao meio ambiente e ao ser humano,
composto basicamente de resina poliéster carboxilada, podendo conter também quantidades
significativas de dióxido de titânio e talco micronizado, além dos demais componentes.
Ainda de acordo com Carvalho et al. (2012), é estimado que nas empresas de pintura
eletrostática que apresentam processos automáticos de alta produção são gerados
aproximadamente 3% de resíduo e nas indústrias menores, que apresentam processos manuais,
são gerados de 1,5 a 2% de resíduo, se o processo for otimizado para uma boa recuperação do
“over spray”, que é o pó não aderido à peça a ser pintada, sendo diluído com a tinta virgem em
proporções adequadas. Se nesse mesmo processo não houver o critério para recuperação do pó, a
geração de resíduo pode atingir um pico de até 10% do montante de tinta disponibilizada para a
15
pintura. Uma empresa de pintura eletrostática típica e automatizada utiliza aproximadamente uma
média de 14 toneladas de tinta por mês.
3.3.3 Caracterização de areia de moldagem e macharia
Cobett (2002) enumerou as propriedades físicas e químicas importantes de uma areia de
moldagem, que devem ser controladas ou monitoradas para que o fundido tenha aceitação técnica
e comercial. As propriedades físicas são: Forma do grão ou esfericidade; Distribuição
granulométrica; Módulo de finura; Permeabilidade (associada às características intrapartículas
como porosidade e redistribuição de poros); Massa específica; e Coeficiente de expansão térmica.
Já as propriedades químicas importantes são: Composição química; Perda ao fogo; pH; e Ponto
de fusão.
O tamanho dos grãos é um dos fatores de maior importância, pois, quanto mais fina a
areia base empregada, tanto melhor será o acabamento da peça. Por outro lado, quanto mais
grossa a areia base empregada tanto mais elevada será a permeabilidade do molde (BROSCH,
1952).
Brosch (1952) denomina concentração granulométrica o valor percentual máximo de
material retido em três peneiras consecutivas da série padrão, o qual representa o índice de
distribuição granulométrica. A distribuição granulométrica deve ser tal que a areia tenha alta
permeabilidade e baixa expansão, características obtidas de melhor forma com uma distribuição
granulométrica com mais de 50% e menos de 70 % dos grãos retidos em três peneiras
consecutivas da série padrão.
O teor de finos de uma areia pode ser avaliado pelo valor percentual do material retido nas
duas últimas peneiras e mais o que passa na última peneira da série padrão, portanto, é o
“material menor que 140 malhas”, sendo o valor ótimo do teor de finos que reduz a
expansibilidade da areia e não chega a prejudicar a permeabilidade do molde compreendido entre
6 a 10% em areias grossas e médias (BROSCH, 1952).
Segundo Brosch (1952), o controle das areias de fundição pode ser realizado através de
ensaios de laboratório, que se distinguem quanto à natureza em duas espécies:
16
1 – Ensaios analíticos, que determinam a proporção e características dos componentes da
areia de fundição: ensaio de determinação de umidade, ensaio de determinação de argila e ensaio
granulométrico.
2 – Ensaios tecnológicos, que determinam as propriedades da areia de fundição,
resultando características que exprimem o seu comportamento nas condições requeridas pelo uso:
ensaio de resistência mecânica, ensaio de permeabilidade, ensaio de dureza, e ensaios de alta
temperatura.
Segundo Brosch (1952), na determinação de resistência são padronizados os seguintes
tipos de ensaios: resistência à compressão, resistência ao cisalhamento, e resistência à tração.
Cada um dos ensaios responde à caracterização de um tipo de solicitação. Entretanto, dentre eles,
o que oferece maior precisão, isto é, cujos valores resultantes apresentam menor dispersão em
relação à média aritmética, é o de resistência à compressão. No caso de dúvida ou de comparação
de valores, recomenda-se este ensaio.
De acordo com Brosch (1952), no controle de areias de fundição são padronizados dois
tipos de corpos-de-prova pela American Foundry-men’s Society: o corpo-de-prova cilíndrico e o
corpo-de-prova estrangulado. O corpo-de-prova cilíndrico é usado para os seguintes ensaios:
Permeabilidade dos corpos-de-prova verdes e secos; Resistência a compressão dos
corpos-de-prova verdes e secos; Resistência ao cisalhamento dos corpos-de-prova verdes e secos;
Resistência a tração dos corpos-de-prova verdes; e Ponto de sinterização. O corpo-de-prova
padrão cilíndrico deve ter a forma de um cilindro reto de 5,08 cm de altura e igual diâmetro.
Ainda segundo Brosh (1952) em ensaios de compressão de corpos-de-prova secos, o
corpo de prova uma vez preparado é colocado na estufa em temperatura mantida na faixa de
105 a 110 oC, durante duas horas. Em seguida é retirado e deixado esfriar em um dessecador,
sendo colocado a seguir no aparelho de compressão.
Por resistência, entende-se o valor de carga específica de ruptura da areia de fundição
submetida à carga aplicada progressivamente. A velocidade de progressão na aplicação da carga,
em acréscimo de carga por minuto, é especificada da seguinte forma: Resistência a compressão
dos corpos-de-prova secos: 9,9 ± 1,4 kgf/cm2 (140 ± 20 psi)
O valor final deverá ser a média de três ensaios consecutivos e cujos resultados não
apresentem uma dispersão em relação à média aritmética de mais de 10%, no caso de resistência
a tração é tolerada uma dispersão de 15%.
17
3.4 RESÍDUOS GERADOS POR INDÚSTRIAS DE FUNDIÇÃO
De acordo com o artigo publicado por Matos e Schalch (1997), os resíduos sólidos
industriais são um dos muitos problemas decorrentes da era do industrialismo que continuam sem
solução. Dado o rápido desenvolvimento industrial que acompanha o avanço tecnológico, tais
resíduos têm sido até hoje um dos maiores responsáveis pela degradação ambiental. A fabricação
de peças metálicas através do processo de fundição gera vários tipos de poluição e por isso tem
enfrentado grandes problemas ambientais.
Segundo Dantas (2003), o setor de fundição apesar de consumir sucatas metálicas como
matéria-prima, gera grandes volumes de resíduos sólidos, entre os quais, areia de moldagem e
poeiras diversas. O processo de fabricação de peças fundidas utiliza grande quantidade de areia
para confecção dos moldes e machos. O índice de consumo de areia, dependendo do tipo de peça,
varia de 800 a 1.000 kg para cada peça de 1.000 kg. Essa areia normalmente é extraída de jazidas
de cava ou rios, sendo considerado um bem não renovável, cujo beneficiamento geralmente causa
impactos ambientais. No preparo dos moldes, a areia é misturada com um ligante que pode ser
bentonita e outros aditivos, para o preparo da areia verde, utilizada na produção de peças de
menor peso e tamanho. Para fabricação de peças maiores, geralmente são utilizados moldes e
machos, constituídos por areia misturada com resina e catalisador, que conferem maior
resistência às peças. A areia com resina dificulta a sua recuperação e reutilização, gerando assim
grande quantidade de descarte aos aterros industriais e consequentemente onerando ainda mais o
custo de produção.
Tomando-se como referência os dados coletados da Associação Brasileira de Fundição -
ABIFA (2014), da produção total de fundidos no Brasil no mês de fevereiro de 2014, tem-se uma
produção de 81,78% de ferros fundidos (185.054,00 ton/mês) e 9,21% para aços
(20.842,00 ton/mês), restando 9,01% (20.387,00 ton/mês) para os materiais não-ferrosos. De
acordo com Dantas (2003), sendo a proporção entre metal e areia utilizada nos processos de
fundição variando de 0,8 a 1,0, considerando o valor médio de 0,9, pode-se concluir que
movimenta-se aproximadamente 166.548,60 toneladas mensais de areias de fundição para suprir
a produção de metais.
18
3.5 RECUPERAÇÃO E/OU REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DE FUNDIÇÃO
De acordo com Matos e Schalch (1997), em face ao progressivo aumento nos custos de
disposição adequada dos resíduos industriais e o baixo desempenho ambiental das medidas
centradas no controle de poluentes, as indústrias de fundição, a exemplo de outros ramos
industriais, têm direcionado seus esforços no desenvolvimento de soluções mais efetivas. A
minimização de resíduos faz parte de um novo conceito de gerenciamento de resíduos, baseado
numa sistemática de medidas que visam em primeiro lugar reduzir ao máximo possível a
quantidade de resíduos a ser tratada ou disposta. Seus esforços possuem uma estrutura de ação
fundamentada na prevenção e reciclagem de resíduos. Baseado num procedimento de avaliação
de oportunidades de minimização, o artigo indica alternativas de minimização de resíduos
sólidos, líquidos e gasosos gerados no processo industrial de fundição de metais, bem como
alguns aspectos ambientais, técnicos e econômicos que norteiam a implementação das opções
relacionadas.
Segundo os autores, no que se refere aos resíduos sólidos, onde se destaca o resíduo de
areia de moldagem, as alternativas de reuso externo constituem-se na utilização da areia na
fabricação dos seguintes materiais: cimento Portland, artefatos de concreto, asfalto, agregados de
construção, etc. Os autores ressaltam que, de acordo com a literatura, as técnicas de regeneração
do resíduo de areia de fundição têm por objetivo processar a areia usada com a finalidade de
reuso na fundição, porém, mesmo tendo o processo uma vantagem técnica, os aspectos
ambientais devem ser observados, tendo em vista a possibilidade de geração de outros poluentes
no processo de regeneração, sendo uma desvantagem desta alternativa.
Conforme descrito em Oliveira (2007), os processos de tratamento de resíduos são
constituídos por operações que objetivam reduzir ou eliminar o seu potencial de periculosidade.
Em relação aos resíduos de areia de fundição, o autor aponta três processos de regeneração do
mesmo. A regeneração mecânica, a qual consiste na redução do tamanho dos torrões (aglomerado
de grãos de areia provenientes da etapa de desmoldagem, que ainda permanece coeso) ou na
remoção das camadas de aglomerante dos grãos de areia, através do atrito entre os grãos de areia
ou entre estes e partes do equipamento. A regeneração úmida, a qual é realizada por agitação de
uma suspensão de areia em água para dissolver o aglomerante, composto basicamente por
substâncias hidrofílicas, como a bentonita na areia verde, ou solúveis em água, como o silicato de
19
sódio. Os rendimentos obtidos são elevados, no entanto, o tratamento de água residual, requerido
para o processo, exige equipamento de grande porte e a ocupação de extensas áreas, resultando
num alto custo de investimento (PHILBIN, 1995 apud OLIVEIRA, 2007). A regeneração térmica
pode ser definida como o processo onde a areia atinge temperatura suficiente para que os
constituintes orgânicos do aglomerante sejam queimados (FAY, 1993 apud OLIVEIRA, 2007).
Este tratamento não se aplica à areia aglomerada com resinas inorgânicas, pois estes constituintes
permanecem aderidos aos grãos após a ação térmica. A capacidade de regeneração é elevada,
estando os valores de eficiência de regeneração térmica, para as resinas furânica, fenólica e
fenólica uretânica, na faixa de 98 a 100% (MARIOTTO, 2000 apud OLIVEIRA, 2007).
Segundo Park et al. (2012), os processos de reciclagem de resíduos de fundição de areia
são divididos entre regeneração e reutilização benéfica, sendo o potencial para regeneração mais
elevado que o de reutilização. Neste estudo, dois processos para a reciclagem e estabilização de
resíduos de areias de fundição foram considerados. Um consiste no processo mecânico a seco
para reciclagem, e o outro é o processo de estabilização para o resíduo pulverizado. O processo
mecânico a seco para regeneração consiste nas etapas de trituração, moagem, separação, e
classificação. Para estabilizar os resíduos que foram gerados durante o processo de regeneração,
os resíduos de pó foram caracterizados, granulometricamente, através de um granulador de
grande cisalhamento, e as superfícies dos grãos foram seguidamente revestidas com resíduos de
carvão em pó, os quais contêm silicato de sódio como um ligante. Grânulos revestidos foram
sinterizados por um método de combustão de autopropagação. O índice refratário das areias
recicladas, medido pelo método de cone Seger, ficou acima de 34, e seu conteúdo de SiO2 de 94%
foi semelhante ao da areia verde. A conclusão geral, que os autores apontam, é a de que o resíduo
de carvão e o silicato de sódio estabilizam metais pesados melhor que outros processos, podendo
levar ao desenvolvimento de uma solução de custo eficaz para a estabilização de metais pesados
em resíduos, sendo possível substituir adequadamente a areia verde pela areia regenerada na
indústria de fundição, e a combustão por autopropagação pode ser utilizada como um método
eficaz para estabilizar o resíduo.
Fiore e Zanetti (2008) fazem menção ao estudo de três processos de tratamento para a
recuperação de areias verde de moldagem, proveniente de uma fundição de ferro, localizada no
norte da Itália. Um tratamento mecânico úmido, um tratamento mecânico a seco e um tratamento
mecânico a seco mais térmico são comparados para avaliar a eficiência de cada processo e
20
apontar a melhor solução de regeneração para a reciclagem de areia recuperada em processos de
fundição. As amostras na entrada e saída de cada processo foram caracterizadas por meio da
análise de tamanho da partícula e determinação de sílica, perdida por aquecimento, demanda de
ácido clorídrico (mL) 0,1 N / 50 g de areia e alguns conteúdos de metais. Uma avaliação final dos
três processos foi realizada levando em consideração a qualidade obtida da sílica da areia
recuperada e os aspectos econômicos.
Os tratamentos mecânico úmido e mecânico a seco mais térmico, segundo os estudos
apresentados, se mostraram mais eficazes no processo de recuperação de areias verde de
moldagem, provenientes da indústria de fundição considerada no estudo, a qual utiliza o sistema
Cold Box na produção dos moldes.
Os autores concluem que, no tratamento mecânico úmido, os resultados demonstram a
eficiência do processo, porém, verifica-se a produção de lamas e o processo demanda um custo
elevado. O tratamento mecânico a seco mais térmico apresenta eficiência, porém, um custo
elevado. O tratamento mecânico a seco é o processo mais econômico, porém, fazem-se
necessários estudos com mudanças no processo Cold Box, utilizado na execução dos moldes de
fundição, visando o cumprimento da qualidade em areias recuperadas.
Na indústria da fundição do ferro, a qualidade do molde de areia é importante para os
fabricantes de fundição para se atingir alta qualidade dos ferros fundidos. O estudo de Saikaew e
Wiengwise (2012) objetivou a otimização da proporção de bentonita e água, adicionada a um
molde de areia reciclada para reduzir os resíduos de fundição de ferro, sendo aplicadas as
seguintes técnicas de análises: um projeto de mistura experimental, metodologia de superfície de
resposta e a propagação de erro, a fim de se reduzir defeitos aparentes em ferros fundidos. Os
efeitos da variação da bentonita e de água adicionados a um molde de areia reciclada nas
propriedades da areia de moldagem foram investigados. As peças de ferro fundido foram medidas
qualitativamente por meio de um microscópio estéreo e a sua dureza de superfície também foi
medida utilizando uma máquina de ensaio de dureza. A pesquisa concluiu que a proporção ótima
foi de 93,3% em massa de moldagem de areia reciclada, 5% em massa de bentonita e 1,7% em
massa de água, tendo em 72% dos moldes uma resistência à compressão ótima de 53,090 N/m2 e
um módulo de finura de 30 AFS (American Foundry Society). Os autores afirmaram que o
objetivo da otimização de insumos foi obter um conjunto de misturas para moldagem da areia que
maximizasse a função desejada, e que, embora a informação detalhada sobre os resultados da
21
investigação fossem específicos para produtos de determinados fabricantes, a metodologia de
pesquisa poderia ser aplicada a outros processos semelhantes de fundição.
Em pesquisa realizada, observou-se que existem diversos trabalhos patenteados que visam
a recuperação e/ou reutilização do resíduo de areia de fundição, como, por exemplo, sua
aplicação na construção civil como matéria-prima. Cercena (2006) utilizou um resíduo de areia
de fundição em uma composição para produção de blocos cerâmicos, incorporando à massa
cerâmica, empregada na confecção de blocos cerâmicos para a construção civil, a areia de
moldagem; componentes em peso: 1 a 30% de areia de fundição, 70 a 99% de argila, tendo,
preferencialmente, a quantidade de areia de fundição entre 5 a 15%, visto que, os resultados dos
testes de resistência mecânica a flexão se mostraram mais elevados.
Simpson e Ward (1998) estudaram e patentearam um processo para recuperação térmica
de areia, a qual foi usada para fazer moldes ou machos de fundição. No processo um carboidrato
é adicionado à areia, de moldagem ou macharia, aglutinada com resina alcalina resol
fenol-formaldeído, antes da recuperação térmica da mesma. A recuperação térmica pode ser
realizada em um equipamento de recuperação térmica rotativo, porém, é realizada
preferivelmente em uma unidade de recuperação de leito fluidizável. O carboidrato, solúvel em
água, é adicionado ao resíduo de areia como uma solução aquosa. A quantidade de carboidrato
usada no processo de recuperação está geralmente na ordem de 0,25 a 5,0% em peso baseado no
peso da areia usada.
Apesar dos inúmeros estudos encontrados na literatura, visando a recuperação da areia de
fundição, verifica-se que um grande número de indústrias de fundições existentes no Brasil
destinam o resíduo de areia de moldagem e macharia a aterros industriais.
3.6 PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS
3.6.1 Planejamento Experimental e Otimização
Experimentos estatisticamente planejados, com o advento da quimiometria, vêm sendo
aplicados em vários campos de pesquisa no Brasil, especialmente na química, engenharia
química, engenharia de alimentos e biotecnologia, sendo os planejamentos experimentais mais
22
utilizados os fatoriais, completos ou fracionários, e os planejamentos compostos centrais
(BARROS et al., 2006).
O planejamento experimental representa a aplicação de técnicas estatísticas apropriadas,
as quais têm como objetivo tornar os experimentos eficientes e avaliar a influência de diversas
variáveis no resultado. É importante salientar que a seleção de variáveis a serem empregadas no
estudo, os níveis em que estas serão ensaiadas e a resposta utilizada para processar o
planejamento devem ser criteriosamente estabelecidas, sendo fundamental o conhecimento
pré-estabelecido do sistema em estudo (PERALTA-ZAMORA et al., 2005). Para tanto, aplica-se
a otimização univariada, onde cada variável será estudada isoladamente, e pode-se também
aplicar a otimização multivariada, em que se estuda as diversas variáveis ao mesmo tempo. Em
relação à univariada, a calibração multivariada tem a vantagem de detectar as interações entre as
variáveis, ser mais eficiente e fornecer a condição ótima do experimento, ou seja, a melhor
condição em que os ensaios devem ser realizados para se atingir a melhor resposta.
Portanto, no planejamento de qualquer experimento, a primeira medida é decidir quais
serão os fatores e as respostas de interesse, sendo os fatores as variáveis que o experimentador
tem condições de controlar (BRUNS et al., 2007).
Muitas vezes é necessário realizar um planejamento de triagem, através dos
planejamentos fatoriais completos ou fracionários, que apresentam modelos de primeira ordem
ou lineares, para avaliar as variáveis e a interação entre as mais relevantes. Após o estudo de
triagem, as variáveis significativas são selecionadas e uma metodologia de análise de superfície
de resposta, que utiliza planejamentos fatoriais ampliados, de segunda ordem, pode ser executada
para otimização do experimento, ou seja, definir os valores das variáveis que irão produzir a
melhor resposta e encontrar a região ótima na superfície definida por elas (FERREIRA e
TEÓFILO, 2006).
A Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) baseia-se na construção de modelos
matemáticos empíricos que geralmente empregam funções polinomiais lineares ou quadráticas
para descrever o sistema em estudo dando condições de modelar o sistema até sua otimização. Os
planejamentos Doehlert e Composto Central (CCD) são muito utilizados para ajustar modelos
quadráticos e determinar a região ótima através da RSM (FERREIRA e TEÓFILO, 2006).
Bruns et al. (2007) descrevem o procedimento conhecido como método dos sinais, para
cálculo de interação entre os fatores e dos efeitos principais. Para avaliação do ajuste do modelo e
23
determinação dos coeficientes da equação gerada pelo planejamento pode-se utilizar a análise de
variância (ANOVA).
3.6.2 Estudo de Triagem
O estudo de triagem é executado com a finalidade de se determinar as variáveis
experimentais e as interações entre variáveis que têm influência significativa sobre a resposta de
interesse. Após determinar as variáveis a serem estudadas e que provavelmente interferem no
sistema, é preciso avaliar a metodologia experimental (tempo, custo, etc.). As variáveis que não
foram selecionadas devem ser fixadas durante todo o experimento. Em uma etapa seguinte,
define-se qual planejamento utilizar para estimar a influência (o efeito) das diferentes variáveis
no resultado. No estudo de triagem as interações entre as variáveis (interações principais e de
segunda ordem), obtidas normalmente pelos planejamentos fatoriais completos ou fracionários,
são de extrema importância para a compreensão do comportamento do sistema (FERREIRA e
TEÓFILO, 2006).
3.6.2.1 Planejamento Fatorial Completo com Ponto Central
Após a definição dos fatores e respostas, tendo o objetivo que se pretende alcançar com os
experimentos, determina-se o planejamento mais apropriado (BRUNS et al., 2007). Dentre as
alternativas existentes os sistemas de planejamento fatorial são os mais utilizados, pois, permitem
avaliar simultaneamente o efeito de um grande número de variáveis, a partir de um reduzido
número de ensaios experimentais (PERALTA-ZAMORA et al., 2005).
Em um planejamento fatorial são investigadas as influências de todas as variáveis
experimentais de interesse e os efeitos de interação na resposta. Se a combinação de k fatores é
investigada em dois níveis, um planejamento fatorial consistirá de 2k experimentos (FERREIRA
e TEÓFILO, 2006). Como exemplo, um planejamento experimental com três variáveis consiste
de 23 ou 8 experimentos, sem contar as replicatas. Normalmente, para fatores quantitativos os
níveis são nomeados pelos sinais – (menos) para o nível mais baixo e + (mais) para o nível mais
alto.
24
A realização de repetições autênticas pode ser algo inconveniente por diversas razões,
portanto, para evitar este problema e obter uma boa estimativa dos erros, um experimento é
normalmente incluído no centro do planejamento, em que o valor médio dos níveis de todas as
variáveis é empregado. São os conhecidos experimentos no ponto central (nível zero). Deste
modo, é possível avaliar a significância dos efeitos ou coeficientes, além de minimizar o risco de
perder a relação não linear entre os intervalos, estimar um modelo razoável e verificar se há falta
de ajuste do modelo (FERREIRA e TEÓFILO, 2006).
Dentre os métodos utilizados para se avaliar os efeitos e coeficientes significativos
destacam-se a análise de variância (ANOVA), o gráfico de probabilidade normal (distribuição
normal) e o emprego do teste t (distribuição de Student), através do valor p (FERREIRA e
TEÓFILO, 2006).
3.6.3 Matriz Doehlert
Após a realização do estudo de triagem utilizando planejamentos de primeira ordem, uma
etapa de otimização deve ser realizada. Neste contexto, o planejamento ou matriz Doehlert pode
ser utilizado. O planejamento Doehlert foi apresentado por David H. Doehlert em 1970, sendo
uma alternativa aos planejamentos experimentais de segunda ordem. Uma grande vantagem do
planejamento Doehlert em relação aos outros planejamentos é a necessidade de um menor
número de experimentos, sendo o total de experimentos igual a k2+k+pc, em que k é o número de
fatores e pc é o número de experimentos no ponto central.
Outra propriedade do planejamento Doehlert diz respeito ao número de níveis que cada
variável possui. Com três variáveis, por exemplo, o número de níveis é 3, 5 e 7, o que permite
avaliar as variáveis consideradas mais importantes, ou seja, que apresentam efeitos mais
pronunciados, em um maior número de níveis (FERREIRA e TEÓFILO, 2006).
O modelo obtido pode não ser exatamente o que descreve a região estudada do sistema,
não podendo, portanto, ser utilizado para fazer estimativas para deslocamento e muito menos para
extrair conclusões sobre a região ótima. A maneira mais confiável de se avaliar o ajuste do
modelo é empregando a análise de variância (ANOVA) (FERREIRA e TEÓFILO, 2006).
25
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 DIAGNÓSTICO DO PARQUE INDUSTRIAL
A metodologia utilizada no diagnóstico ambiental do parque industrial do município de
Divinópolis/MG foi baseada em pesquisa através de aplicação de questionário conforme modelo
apresentado no Apêndice 01, visando a obtenção de dados e/ou informações das empresas
instaladas no referido parque industrial.
O levantamento foi realizado com o apoio da Prefeitura Municipal de Divinópolis e da
Associação Comercial e Industrial de Divinópolis (ACID), inicialmente com a aplicação de um
questionário, elaborado segundo as diretrizes da Resolução CONAMA 313, de 29 de outubro de
2002, enfocando os seguintes aspectos:
Informações gerais da indústria;
Informações gerais sobre o processo produtivo;
Informações gerais sobre as matérias-primas e insumos utilizados no processo produtivo;
Informações sobre os resíduos sólidos gerados: tipologia, quantidade, classificação, ponto
de origem no processo produtivo, tipo de tratamento e/ou destino final;
Informações sobre o armazenamento dos resíduos sólidos gerados;
Informações sobre a quantidade, o ponto de origem, o tratamento e/ou destino final de
efluentes líquidos e atmosféricos gerados.
Na etapa inicial foi realizado o encaminhamento dos questionários por meio eletrônico a
aproximadamente 109 empresas cadastradas na ACID, das quais 101 encontravam-se em
atividade no momento da pesquisa, tendo sido retornados 47 questionários preenchidos.
Com a finalidade de se obter uma maior amostragem foi realizada pesquisa em processos
ambientais arquivados no órgão ambiental SUPRAM – ASF, tendo sido levantados os dados de
09 empresas e verificados os dados incompletos de formulários fornecidos por 05 empresas, as
quais possuem processo de licenciamento ambiental no referido órgão ambiental.
26
A fim de se avaliar as condições ambientais das empresas que não responderam os
questionários, as quais através de informações obtidas junto ao órgão ambiental SUPRAM – ASF
tratavam-se de empresas de pequeno e médio portes, não estando, portanto, cadastradas no órgão
ambiental ou sendo passíveis de Autorização Ambiental de Funcionamento (AAF), foram
realizadas 19 visitas in loco. Procedeu-se assim o levantamento dos dados com o preenchimento
dos questionários, bem como verificou-se a veracidade de algumas informações anteriormente
prestadas nos questionários por indústrias de mesma tipologia.
No período de agosto/2012 a fevereiro/2013 foram, portanto, preenchidos 75 formulários
representando aproximadamente 74,26% das empresas em atividade no parque industrial Cel.
Jovelino Rabello.
Após análise inicial de todos os questionários recebidos, promoveu-se o contato com
algumas empresas e com consultores ambientais de empresas do referido parque industrial, tendo
em vista a diversidade de empresas, e a prestação de informações incompletas e/ou contraditórias,
dirimindo as dúvidas, sendo possível completar e corrigir alguns questionários.
Através da análise e compilação dos dados fornecidos nos questionários, definiu-se o
resíduo de maior geração e impacto ambiental, verificando-se a necessidade de se promover um
estudo deste resíduo com a finalidade de se ter uma melhor destinação para o mesmo.
4.2 ESTUDO DE CASO – RECICLAGEM DO RESÍDUO DE AREIA DE MACHARIA
4.2.1 Amostra
As amostras de areia de macharia e do resíduo de areia de macharia foram fornecidas pela
FUNFER – Fundição de Ferro Ltda, conjuntamente com o laudo de classificação do referido
resíduo, classificado como Classe IIA, segundo as normas da ABNT NBR 10.004, NBR 10.005,
NBR 10.006 e NBR 10.007. A areia de macharia utilizada na referida fundição é fornecida pela
Descalvado Mineração.
27
4.2.2 Técnicas de Caracterização da Areia Nova e do Resíduo de Areia de
Macharia
A primeira etapa do presente estudo foi caracterizar amostras de resíduo de areia de
macharia, bem como a areia nova de macharia, as quais foram analisadas no laboratório do
Departamento de Química do ICEB - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas na Universidade
Federal de Ouro Preto - UFOP.
4.2.2.1 Distribuição granulométrica
A distribuição granulométrica foi determinada através de ensaios de peneiramento por
vibração mecânica, com peneiras de números de 10, 32, 48, 60, 100 e 270 mesh acompanhadas
de fundo coletor e tampa. O conjunto, montado e fixado, foi vibrado por 15 minutos, com
amostras de 50 g de areia nova e de resíduo de areia de macharia, analisando-se em cada uma a
quantidade de areia e seus resíduos que ficaram dispersos sobre a malha da peneira, conforme o
disposto na recomendação CEMP 081:2003.
4.2.2.2 Determinação da Perda ao Fogo (PF)
Objetiva determinar o teor de material orgânico e carbonatos contidos em areias e outros
materiais de fundição, sendo o método utilizado baseado no que dispõe a Norma Técnica –
ABNT 10178 (1988).
Para a determinação da perda ao fogo para a areia nova e o resíduo de areia de macharia,
foram enumerados cadinhos de porcelana previamente tarados, utilizando-se cerca de 0,5000 g de
amostra, as quais foram colocadas em um forno elétrico – tipo mufla – marca Magnus, a uma
temperatura de 900 ºC, por um período de 1 hora, sendo o procedimento realizado em triplicata.
4.2.2.3 Potencial hidrogeniônico (pH)
Foram preparadas suspensões aquosas dos resíduos de areia de macharia e areia nova, na
razão de 1:1 (sólido:líquido) em água deionizada, conforme recomenda a NBR 10004:2004. As
28
suspensões foram agitadas por 5 minutos e deixadas em repouso até a estabilização, sendo, em
seguida, realizada a determinação do pH através de pHmetro modelo PM 608 da marca Analion.
4.2.2.4 Teor de umidade
Para a determinação do teor de umidade da areia nova e do resíduo de areia de macharia,
foram enumerados cadinhos de porcelana previamente tarados, sendo a massa da amostra
analisada cerca de 0,5 g, a qual ficou em estufa por 1 hora a uma temperatura de
aproximadamente 105 ºC. O procedimento consistiu em uma sequência de secagens e pesagens
da amostra e do recipiente (cadinho).
O procedimento foi realizado em estufa de secagem e esterilização modelo 315 SE da
Marca FANEM.
4.2.2.5 Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA)
O procedimento foi realizado pelo laboratório de Análise Térmica do Departamento de
Química do ICEB - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas na Universidade Federal de Ouro
Preto - UFOP, para o qual foi encaminhada uma amostra de areia nova e do resíduo de areia de
macharia, a fim de se verificar a perda por calcinação do material, em atmosfera de ar, a uma
temperatura de até aproximadamente 1000 ºC. O equipamento utilizado foi o SDT 2960
Simultaneous DTA-TGA da marca TA Instruments.
4.2.3 Fabricação dos Machos com Resíduo de Areia de Macharia e Resíduo de
Tinta em Pó
Como trabalhos realizados no laboratório demonstraram ser possível a confecção de
machos de fundição com areia nova e resíduo de tinta em pó, proveniente de pintura eletrostática,
em substituição a resina fenólica e catalisador (PEDRO, 2013), neste trabalho buscou-se a
substituição da areia nova por resíduo de areia de macharia, e da resina fenólica e catalisador por
resíduo de tinta em pó, na confecção de machos de fundição.
29
A determinação das variáveis do processo de confecção dos machos foi realizada através
da literatura existente (PEDRO, 2013) e dos testes preliminares realizados no laboratório.
4.2.3.1 Testes Preliminares
Os testes de bancada preliminares foram realizados tendo como referência Pedro (2013), o
qual realizou testes de bancada com areia nova e resíduo de tinta em pó, tendo como finalidade
igualar o tempo de formação do macho de fundição com o tempo de confecção do macho em
escala industrial, mantendo-se a temperatura em 200 ºC.
Ainda de acordo com Pedro (2013), com uma quantidade de resíduo de tinta de 5%, o
resultado mais satisfatório foi utilizando-se 1,0 mL de água, sendo o macho produzido em
2 minutos, tempo igual ao de produção de machos industriais.
Tendo como referência os parâmetros adotados por Pedro (2013), determinaram-se as
seguintes variáveis: % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas), % (porcentagem) de água
(mL), tempo de mufla (min), e temperatura de mufla (oC).
O procedimento foi realizado da seguinte maneira: em um béquer foi adicionado resíduo
de areia de macharia, resíduo de tinta e água, nesta ordem, os quais foram misturados e
homogeneizados. Posteriormente, a mistura foi colocada em um molde de (1,5 × 5,0) cm, o qual
foi compactado manualmente, sendo o conjunto levado ao forno elétrico – tipo mufla – marca
Magnus, por períodos de tempo e temperaturas determinados univariadamente.
Tendo como referência os resultados obtidos nos testes preliminares, foram realizados
ensaios de bancada utilizando-se o molde cilíndrico (50,0 × 50,0) mm, padronizado pela NBR
10611:2011 e recomendado por CEMP E – 010:2004.
Os testes de bancada foram realizados no laboratório do Departamento de Química do
ICEB - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas na Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP.
4.2.3.2 Ensaio de confecção de corpo-de-prova com bico de gás
Com o objetivo de determinar a temperatura de formação dos machos e se o resíduo de
tinta em pó poderia substituir a resina sintética na confecção de machos, com uma resistência de
machos industriais, realizou-se a confecção de corpos-de-prova em bancada utilizando-se bico de
30
gás, simulando o procedimento utilizado em indústrias de confecção de machos para fundições,
que utilizam o processo de cura a quente.
Os corpos-de-prova foram confeccionados em triplicata utilizando-se moldes cilíndricos,
conforme recomenda a NBR 10611:2011, sendo produzidos com resíduo de areia de macharia e
resíduo de tinta em pó. O procedimento foi realizado da seguinte maneira: em um béquer foram
adicionados resíduo de areia de macharia, resíduo de tinta e água, nesta ordem, os quais foram
misturados e homogeneizados. Posteriormente, a mistura foi colocada e compactada
manualmente no molde, o qual havia sido previamente aquecido através de um bico de gás, por
um período de tempo de 5 minutos, até atingir a temperatura de 300 oC, medida através de
termopar tipo K, sendo o corpo-de-prova formado retirado do molde após 1 minuto.
O procedimento foi realizado no laboratório do Departamento de Química do ICEB -
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas na Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP.
Posteriormente, estes corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de resistência a
compressão no laboratório de Ensaios Mecânicos do Departamento de Metalurgia e Materiais -
Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP.
4.2.3.3 Ensaio de monitoramento da temperatura do Forno Elétrico - modelo Mufla
A fim de se verificar o processo de transferência de calor no interior do forno elétrico –
tipo mufla, para os corpos-de-prova cilíndricos, foi realizado um ensaio de monitoramento do
Forno Elétrico de Resistência, tipo Mufla, marca Lavoisier, com controlador de temperatura
digital, no Laboratório de Tratamentos Térmicos do Departamento de Engenharia Metalúrgica e
de Materiais - Escola de Minas/UFOP.
Na realização do referido ensaio foram colocados dois termopares tipo K, um no centro do
molde, fixado na mistura (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta) e o outro na parede
externa do molde, tendo como objetivo observar o tempo de aquecimento do conjunto (molde +
areia), avaliando-se o tempo de encharque (temperatura do centro do molde equivalente à
temperatura da parede externa do molde). Foi utilizado o software FIELDCHART para a
aquisição dos dados do monitoramento, obtendo-se as curvas de aquecimento dos dois
termopares.
31
4.2.4 Planejamento Experimental Multivariado
Na otimização da determinação do quantitativo das variáveis % (porcentagem) de resíduo
de tinta (gramas), % (porcentagem) de água (mL), tempo de mufla (min) e temperatura de mufla
(oC), na confecção dos corpos-de-prova para realização dos ensaios de resistência a compressão,
aplicou-se o estudo de triagem, através do método de planejamento fatorial completo com ponto
central com quatro variáveis e dois níveis (24) e a matriz Doehlert (metodologia para construção
de superfície de resposta), a fim de se obter uma condição otimizada de trabalho e um valor de
resistência a compressão dos machos aceitáveis nas indústrias.
Para a montagem dos planejamentos e tratamento dos resultados foram utilizadas
planilhas eletrônicas para cálculos de planejamentos experimentais, disponíveis no site do
Laboratório de Quimiometria Teórica e Aplicada (LQTA) da Universidade Estadual de Campinas
(TEÓFILO e FERREIRA, 2013).
4.2.4.1 Confecção de corpos-de-prova para ensaio de resistência a compressão
Na determinação da resistência a compressão, conforme recomendado na CEMP
060:2003, foram realizados ensaios de bancada, nos quais foram confeccionados corpos-de-
prova, utilizando-se o resíduo de areia de macharia, uma pequena quantidade de água e uma
pequena quantidade de resíduo de tinta em relação à quantidade de resíduo de areia, de acordo
com a NBR 10611:2011 e recomendado na CEMP E -10:2004. Os corpos-de-prova para os
ensaios de resistência a compressão foram confeccionados no Laboratório de Fundição do
Departamento de Metalurgia e Materiais - Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro
Preto - UFOP.
O procedimento foi realizado da seguinte maneira: em um béquer foi adicionado resíduo
de areia de macharia em uma quantidade entre 150 e 170 g, suficiente para se obter um
corpo-de-prova padronizado, de acordo com o recomendado na CEMP 060:2003, resíduo de tinta
e água, nesta ordem. Depois de misturados e homogeneizados, colocou-se a mistura no molde
cilíndrico (50,0 × 50,0) mm, padronizado pela NBR 10611:2011 e recomendado na
CEMP E – 010:2004. Posteriormente, ajustou-se o molde ao martelete do aparelho de
32
compactabilidade, Modelo MM fabricado pela TecnoFund Ltda, dando três percussões, conforme
recomendado na CEMP 060:2003.
O conjunto foi levado ao Forno Elétrico de Resistência, tipo Mufla, marca Lavoisier, com
controlador de temperatura digital, por períodos de tempo e temperatura determinados através dos
planejamentos experimentais. Estes ensaios foram realizados no Laboratório de Tratamentos
Térmicos do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais - Escola de Minas/UFOP.
4.2.4.2 Execução do ensaio de resistência a compressão
Os ensaios de resistência a compressão dos corpos-de-prova confeccionados com resíduo
de areia de macharia e resíduo de tinta em pó foram realizados no Laboratório de Ensaios
Mecânicos do Departamento de Metalurgia e Materiais - Escola de Minas da Universidade
Federal de Ouro Preto - UFOP, através do equipamento Máquina Universal de Ensaios Ansler
Freres, capacidade de 2000 kgf.
Na realização do referido ensaio, colocou-se o corpo-de-prova confeccionado na máquina
de resistência aplicando-se a carga. De acordo com o recomendado na CEMP 060:2003, o
resultado é expresso em N/cm2, com aproximação de 0,1.
4.2.4.3 Determinação do parâmetro de resistência a compressão
Conforme mencionado em revisão bibliográfica, segundo Brosch (1952) o controle das
areias de fundição pode ser realizado através de ensaios de resistência mecânica, os quais
determinam as propriedades da areia de fundição, resultando características que exprimem o seu
comportamento nas condições requeridas pelo uso. Ainda segundo o autor, são padronizados os
seguintes ensaios: resistência a compressão, resistência ao cisalhamento e resistência a tração,
entretanto, dentre eles, o que oferece maior precisão, isto é, cujos valores resultantes apresentam
menor dispersão em relação a média aritmética, é o de resistência a compressão, sendo
recomendado o referido ensaio.
A fim de se obter um parâmetro de resistência a compressão de corpos-de-prova padrão,
realizou-se a confecção de corpos-de-prova em uma indústria que confecciona machos para
fundições, denominada Indústria Molding de Macharia, localizada no município de Cláudio/MG,
33
a qual utiliza areia de moldagem em casca - Shell Molding, que conforme Maciel (2005) é uma
mistura industrializada de resina sintética do tipo fenol/formol (fenólicas), catalisadores e areia
base, pronta para o uso em um processo de cura a quente.
Os corpos-de-prova confeccionados na fundição de Cláudio foram moldados utilizando-se
moldes cilíndricos, conforme recomenda a NBR 10611:2011, sendo produzidos com areia de
macharia da referida indústria de fundição – areia de macharia com 3% da mistura resina fenólica
e catalisador – utilizando-se o procedimento da indústria, a qual confecciona os machos através
do aquecimento do ferramental através de um maçarico a gás. Posteriormente, estes
corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de resistência a compressão no Laboratório de
Ensaios Mecânicos do Departamento de Metalurgia e Materiais - Escola de Minas da
Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP.
4.2.4.4 Etapa de Triagem – Planejamento Fatorial Completo 24
com Ponto Central
A determinação das variáveis e dos níveis foi realizada através da literatura existente
(PEDRO, 2013) e dos testes preliminares realizados no laboratório, adotando-se as seguintes
variáveis: % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas), % (porcentagem) de água (mL), tempo
de mufla (min) e temperatura de mufla (oC).
Para estimativa do erro foram realizados experimentos em triplicata no ponto central
utilizando-se: temperatura de mufla 275 oC, tempo de mufla 9 min, resíduo de tinta (gramas) -
3% em relação ao quantitativo total de resíduo de areia de macharia e quantidade de água (mL) -
2,5% do quantitativo total de resíduo de areia de macharia. Os ensaios foram realizados de forma
aleatória para que possíveis influências devido a variáveis não controláveis fossem distribuídas
aleatoriamente por todo o procedimento. A Tabela 01 monstra as variáveis e níveis utilizados no
planejamento fatorial completo 24.
34
Tabela 01 - Variáveis e níveis utilizados no planejamento fatorial completo com ponto
central (24) para confecção de corpos-de-prova
Variáveis
Níveis
- 0 +
T Temperatura de mufla (oC) 250 275 300
t Tempo de mufla (min) 8 9 10
C Concentração de tinta (%) 2,00 3,00 4,00
H2O Quantidade de água (%) 2,00 2,50 3,00
Após a obtenção dos resultados de resistência a compressão através da aplicação de
análise multivariada, utilizando-se o planejamento fatorial completo (24) com ponto central,
avaliou-se a influência dos quantitativos das variáveis temperatura de mufla (oC), tempo de mufla
(min), % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e % (porcentagem) de água (mL) na
obtenção do resultado de resistência a compressão, indicando as variáveis que mais influenciam
no resultado, bem como a melhor tendência para a resposta desejada.
4.2.4.5 Etapa de Otimização – Planejamento Doehlert com Ponto Central: Modelo
Quadrático com Três Variáveis
Posteriormente, realizou-se o planejamento Doehlert - modelo quadrático com interações,
para as três variáveis que mais influenciaram no processo, de acordo com os resultados obtidos
no planejamento fatorial completo (24), sendo estas variáveis estudadas em um maior número de
níveis.
Através dos resultados de resistência a compressão obtidos na aplicação deste
planejamento, pode-se estabelecer a condição ótima de trabalho, bem como uma faixa de
resistência a compressão equivalente ao resultado de resistência a compressão de corpos-de-prova
produzidos em indústrias de fundição. A Tabela 02 mostra as variáveis e os níveis utilizados no
planejamento Doehlert.
35
Tabela 02 - Variáveis e níveis utilizados no planejamento Doehlert – Modelo Quadrático
Variáveis Níveis
T Temperatura
(codificado)
-1 -0,5 0 0,5 1
Temperatura (oC) 280 290 300 310 320
Tinta Tinta (codificado) -0,866 -0,577 -0,289 0 0,289 0,577 0,870
Tinta (%) 3,00 3,67 4,33 5,00 5,67 6,33 7,00
t Tempo (codificado) -0,817 0 0,817
Tempo (min) 10 12 14
4.2.5 Microscopia eletrônica de Varredura (MEV)
No estudo das amostras de resíduo de areia de macharia, resíduo de tinta em pó e
amostras provenientes de corpos-de-prova, confeccionados com resíduo de areia de macharia e
resíduo de tinta em pó, através da técnica de microscopia eletrônica de varredura, utilizou-se o
equipamento MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura – Marca TESCAN – Modelo Veja III
com sistema de microanálise por energia dispersiva (EDS) OXFORD Instruments Modelo X –
Act. Esta técnica permite o fornecimento de informações sobre a estrutura do resíduo de areia de
macharia e do resíduo de tinta em pó, bem como informações sobre o resíduo de tinta em pó
aderido nos grãos do resíduo de areia de macharia, após o aquecimento da mistura.
O procedimento foi realizado no laboratório NANOLAB - REDMAT - Escola de Minas
da Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP.
36
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 DIAGNÓSTICO DO PARQUE INDUSTRIAL
Compilando-se os dados levantados através dos questionários aplicados, podem-se
agrupar as empresas em 12 tipologias, conforme Tabela 03, demonstrando a porcentagem que
cada tipologia representa em relação ao total das 75 empresas inventariadas listadas no anexo 01.
Tabela 03 – Porcentagem de empresas cadastradas por tipologia, em relação ao total
das 75 empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipologia das Empresas
Número de
Empresas
Cadastradas
Porcentagem de
Empresas
Cadastradas (%)
Indústria metalúrgica - metais não ferrosos
(fundição de alumínio) 20 26,67
Indústria metalúrgica - metais ferrosos
(fundição de ferro e aço, laminação) 14 18,67
Indústria de produtos químicos 06 8,00
Processamento, beneficiamento e
tratamento de resíduos 07 9,33
Indústria metalúrgica - fabricação de
artefatos (usinagem) 06 8,00
Indústria de vestuário (confecções) 03 4,00
Indústria de produtos minerais não-
metálicos (usinas de concreto, cerâmica) 05 6,67
Indústria de madeira e de mobiliários 02 2,67
Indústria de produtos de matérias plásticas
(fabricação de rótulos e etiquetas) 02 2,67
Alimentos / Distribuição 02 2,67
Comércio de Gás / Combustível 01 1,33
Indústrias diversas e comércio 07 9,33
Total 75 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
37
Destas, merecem destaque as tipologias Indústria metalúrgica - metais não ferrosos
(fundição de alumínio) com 20 empresas cadastradas, correspondendo a 26,67% do total, e
Indústria metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação) com 14 empresas
cadastradas, correspondendo a 18,67% do total.
Tendo em vista o apontamento pelo diagnóstico de uma maior quantidade de empresas
cuja atividade consiste na fundição de alumínio e ferro, o que representa 45,34% do total das
empresas cadastradas existentes no parque industrial, percebeu-se a necessidade de uma
avaliação dos resíduos sólidos gerados por estas atividades, bem como a verificação da
destinação final dos mesmos, com a finalidade de se promover um “estudo de caso”
contemplando a classificação de um ou mais resíduos sólidos gerados por estas atividades.
5.1.1 Tipologia e Total de Resíduos Inventariados
A Tabela 04 mostra a tipologia e o quantitativo total dos resíduos industriais, informado
através dos questionários das 75 empresas inventariadas no referido diagnóstico, considerando-se
o período de um mês, sendo o total de 1.939,98 toneladas.
38
Tabela 04 – Tipologia e total dos resíduos gerados nas empresas inventariadas no
parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipo de Resíduo Gerado
Porcentagem
das Empresas
Geradoras (%)
Quantitativo dos
Resíduos
(kg/mês)
Porcentagem
dos Resíduos
Gerados (%)
Areia e escória 16,00 1.526.887,90 78,71
Resíduo biológico (laboratório e matadouro) 2,67 89.070,50 4,59
Limalha e sucata de ferro 24,00 80.530,50 4,15
Borra de alumínio 24,00 48.630,00 2,51
Resíduos inertes 5,00 43.958,00 2,27
Plásticos em geral 28,00 25.613,00 1,32
Resíduos químicos 10,67 23.323,08 1,20
Material particulado (finos) 12,00 22.159,12 1,14
Sucatas metálicas 12,00 21.791,08 1,12
Papel/papelão 46,67 21.336,01 1,10
Resíduos diversos 10,00 11.763,81 0,61
Resíduo de madeira/serragem 12,00 6.852,67 0,35
Sucata/rebarba de alumínio 14,67 5.870,70 0,30
Pó de alumínio 21,33 4.413,00 0,23
Resíduos domésticos 26,67 3.702,29 0,19
Lodo de estação de tratamento de esgoto 14,67 1.699,70 0,09
Equipamentos de proteção individual 36,00 859,29 0,04
Estopas contaminadas 21,33 610,59 0,03
Resíduo de óleo 10,67 564,66 0,03
Vidro 2,67 340,00 0,02
Total 1.939.975,91 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
Analisando-se o total de resíduos gerados pelas indústrias, verifica-se um quantitativo
elevado de resíduos de areia e escória, sendo o total de 1.526,89 toneladas, aproximadamente
78,71% do total de resíduos inventariados.
39
Uma grande parte das indústrias inventariadas geram resíduos potencialmente recicláveis,
como por exemplo, papel/papelão (46,67% das indústrias), plásticos em geral (28,00% das
indústrias) e resíduos domésticos (26,67% das indústrias).
Devido ao apontamento pelo diagnóstico de uma maior quantidade de empresas de
fundição de alumínio e ferro promoveu-se o levantamento da tipologia dos resíduos gerados por
estas empresas. A Tabela 05 mostra os principais resíduos mais gerados pela tipologia Indústria
metalúrgica - metais não ferrosos (fundição de alumínio), tendo sido informado o quantitativo
referente à geração de resíduos em 19 formulários das 20 empresas que entregaram o mesmo,
sendo 90,86 % constituídos pela borra, pó, sucata e rebarba de alumínio.
Os resíduos denominados resíduos classe I são constituídos por equipamentos de proteção
individual, estopas contaminadas por óleos e graxas e lodo de estação de tratamento de esgoto,
enquanto os resíduos denominados por outros resíduos classe II são constituídos por papeis,
papelão, plásticos e restos de alimentos.
Tabela 05 – Tipologia e total dos resíduos mais gerados pelas indústrias metalúrgicas -
metais não ferrosos (fundições de alumínio)
Item Resíduos mais gerados Quantidade
(kg/mês)
Quantidade
(ton/mês)
Porcentagem
(%)
01 Borra de alumínio 11730,00 11,73 37,91
02 Pó de alumínio 10663,00 10,66 34,46
03 Sucata/rebarba de alumínio 5720,70 5,72 18,49
04 Resíduos classe I 2697,56 2,70 8,72
05 Outros resíduos classe II 68,90 0,07 0,22
06 Limalha e sucata de ferro 65,00 0,07 0,21
Total 30945,16 30,95 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
A Tabela 06 mostra os principais resíduos mais gerados pela tipologia Indústria
metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação), tendo sido informado o
quantitativo referente à geração de resíduos em 14 formulários das 14 empresas que entregaram o
mesmo, sendo 95,58% constituídos pela areia e escória de fundição.
40
Os resíduos denominados por resíduos classe I são constituídos por equipamentos de
proteção individual, estopas contaminadas por óleos e graxas, tintas, vernizes, óleos e graxas,
enquanto os resíduos denominados por outros resíduos classe II são constituídos por papeis,
papelão, plásticos e restos de alimentos.
Tabela 06 – Tipologia e total dos resíduos mais gerados pelas indústrias metalúrgicas -
metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação)
Item Resíduos mais gerados Quantidade
(kg/mês)
Quantidade
(ton/mês)
Porcentagem
(%)
01 Areia e escória 1524687,90 1524,69 95,58
02 Limalhas e sucata de ferro 47450,00 47,45 2,97
03 Material particulado 19536,62 19,54 1,22
04 Outros resíduos classe II 2759,53 2,76 0,17
05 Resíduos classe I 726,13 0,73 0,05
Total 1595160,18 1595,16 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
O quantitativo referente aos resíduos industriais de maior geração inventariados nas
tipologias Indústria metalúrgica - metais não ferrosos (fundição de alumínio) e Indústria
metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação), realizado no referido
diagnóstico considerando-se o período de um mês, representa 1.626,11 toneladas sendo, portanto,
83,82% do total de 1.939,98 toneladas de resíduos inventariados.
5.1.2 Resíduos perigosos e não perigosos
De acordo com a Norma da ABNT 10004:2004, conforme discutido na revisão
bibliográfica, item 3.1, os resíduos podem ser classificados em Resíduos Classe I - Perigosos, e
Resíduos Classe II - Não perigosos, sendo os últimos subdivididos em Resíduos Classe II A -
Não Inertes e Resíduos Classe II B - Inertes.
Na análise e compilação dos dados fornecidos pelas empresas inventariadas observou-se
que, na maior parte dos formulários no questionamento “Dados dos Resíduos”, devido à ausência
41
e/ou erro de classificação dos mesmos, houve a necessidade de correção deste item, de acordo
com as diretrizes preconizadas na Norma da ABNT 10004:2004, para a classificação dos
resíduos.
Conforme os dados apresentados na Tabela 04 de acordo com a Norma da ABNT
10004:2004, verifica-se que aproximadamente 5,99% do total dos resíduos gerados podem ser
classificados como Resíduos Classe I - Perigosos, correspondendo a 116,13 ton/mês e 94,01%
dos resíduos gerados podem ser atribuídos como Resíduos Classe II - Não Perigosos, somando
1.823,85 ton/mês do total de 1.939,98 ton.
Dos resíduos classificados como Classe II aproximadamente 83,08% podem ser
enquadrados na Classe II A e 10,94% dos resíduos na Classe II B.
5.1.3 Destinação dos Resíduos Gerados
Conforme a Tabela 07, analisando-se o percentual de destinação final dos resíduos
gerados pelas indústrias inventariadas, verifica-se que a maior parte dos resíduos gerados,
aproximadamente 66,06% (1281,48 ton) do total de resíduos, é encaminhada a aterros industriais,
sendo as destinações finais reciclagem externa (13,13%) e reutilização interna (11,10%) mais
expressivas que as demais.
42
Tabela 07 - Percentual de destinação final dos resíduos gerados pelas indústrias
inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Destino final
Quantidade
(kg/mês)
Porcentagem
(%)
Aterro industrial 1281484,56 66,057
Reciclagem externa 254687,72 13,128
Reutilização interna 215418,91 11,104
Reutilização externa 82730,95 4,265
Aterro sanitário 76000,50 3,918
Coprocessamento 20000,00 1,031
Aterro controlado 3985,70 0,205
Armazenado na empresa 3122,64 0,161
Estação de tratamento de
esgoto industrial 1249,20 0,064
Incineração 1225,73 0,063
Compostagem 70,00 0,004
Total 1939975,91 100,000 Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
A destinação final por tipologia de resíduo gerado apontado no diagnóstico realizado no
parque industrial é apresentada no Apêndice 02.
Devido a maior parte das empresas inventariadas serem de atividades de fundição de
alumínio e ferro, verificou-se a necessidade de análise do percentual de destinação final dos
principais resíduos gerados por estas tipologias.
Conforme a Tabela 08, analisando-se o percentual de destinação final dos principais
resíduos mais gerados pela tipologia Indústria metalúrgica - metais não ferrosos (fundição de
alumínio), verifica-se que a maior parte dos resíduos (52,07%) é destinada à reciclagem externa.
43
Tabela 08 - Percentual de destinação final dos resíduos mais gerados pela tipologia
indústria metalúrgica - metais não ferrosos (fundição de alumínio)
Destino final Quantidade
(kg/mês)
Quantidade
(ton/mês)
Porcentagem
(%)
Reciclagem externa 16113,00 16,11 52,07
Reutilização interna 6281,00 6,28 20,30
Aterro industrial 4599,83 4,60 14,86
Reutilização externa 3763,00 3,76 12,16
Incineração 135,10 0,14 0,44
Aterro controlado 51,98 0,05 0,17
Estação de tratamento de
esgoto industrial 1,25 0,00 0,004
Total 30945,16 30,95 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
O percentual de destinação final dos principais resíduos mais gerados pela tipologia
Indústria metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação) pode ser verificado
de acordo com a Tabela 09, na qual se observa que 87,66% dos resíduos são destinados a aterros
industriais.
Tabela 09 - Percentual de destinação final dos resíduos mais gerados pela tipologia
indústria metalúrgica - metais ferrosos (fundição de ferro e aço, laminação)
Destino final Quantidade
(kg/mês)
Quantidade
(ton/mês)
Porcentagem
(%)
Aterro industrial 1398254,67 1398,25 87,66
Reciclagem externa 167131,65 167,13 10,48
Reutilização interna 28523,95 28,52 1,79
Incineração 686,13 0,69 0,04
Aterro controlado 208,83 0,21 0,01
Reutilização externa 354,95 0,35 0,02
Total 1595160,18 1595,16 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
44
Através da compilação dos dados de resíduos sólidos gerados pelas empresas de maior
concentração, verifica-se a necessidade de realização de um estudo do resíduo de areia gerado
pela atividade de fundição de ferro, o qual devido a sua grande geração e disposição final na
maior parte das indústrias ser em aterro industrial, apresenta um custo elevado às empresas
geradoras, não sendo uma solução ideal em longo prazo.
5.1.4 Destinação dos Efluentes Líquidos
Em relação à geração de efluentes líquidos, dos 75 questionários levantados no
diagnóstico, verificou-se que 57 empresas (76%) responderam gerar efluente sanitário, sendo a
destinação final destes efluentes apresentada conforme Tabela 10. Analisando-se a Tabela 10
constata-se que das 75 empresas, aproximadamente 24% não informaram o tipo de tratamento e
destinação final dos efluentes sanitários.
Tabela 10 - Tipo de tratamento e destino final dos efluentes sanitários gerados pelas
empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipo de Efluente Tipo de Tratamento
Porcentagem das
Empresas (%)
Não Informado 24,00
Fossa séptica - rede coletora 21,33
Fossa séptica - filtro anaeróbio - rede coletora 17,33
Rede pública 10,67
Efluente sanitário Fossa séptica - sumidouro 6,67
Fossa séptica 6,67
Fossa séptica- filtro anaeróbio - sumidouro 4,00
Tratamento biológico - rede pública 4,00
Estação de Tratamento de Esgoto - rede pública 2,67
Filtro anaeróbio - lodos ativados - rede pública 1,33
Biodigestor - rede pública 1,33
Total 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
45
Em relação à geração de efluentes industriais, dos 75 questionários levantados no
diagnóstico, verifica-se que 22 empresas (29,33%) responderam gerar efluente industrial, sendo a
destinação final destes efluentes apresentada conforme Tabela 11. Analisando-se a Tabela 11,
verifica-se que das 75 empresas, aproximadamente 70,67% não informaram o tipo de tratamento
e destinação final dos efluentes.
Tabela 11 - Tipo de tratamento e destino final dos efluentes industriais gerados pelas
empresas inventariadas no parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipo de Efluente Tipo de Tratamento Porcentagem das
Empresas (%)
Não informado 70,67
Tratamento físico-químico 5,33
Reutilização na indústria 5,33
Estação de Tratamento de Esgoto - rede pública 4,00
Efluente industrial Fossa séptica - rede pública 4,00
Recirculação no processo produtivo 2,67
Caixa separadora de água e óleo - rede pública 2,67
Fossa séptica - filtro anaeróbio 1,33
Tratamento biológico - rede pública 1,33
Recondicionamento - reciclagem externa 1,33
Filtro anaeróbio - lodos ativados - rede pública 1,33
Total 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
5.1.5 Efluentes Atmosféricos
A tipologia dos efluentes atmosféricos gerados pelas empresas do parque industrial,
informados através dos 75 questionários aplicados no diagnóstico, pode ser verificada na Tabela
12, bem como a percentagem de empresas geradoras.
46
Tabela 12 - Tipologia dos efluentes atmosféricos e percentagem de empresas geradoras do
parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipo de Efluente Porcentagem das
Empresas (%)
Não informado 73,33
Pó de alumínio (fundição da sucata e alumínio, polimento das peças) 10,67
Gases do forno e finos metálicos (fundição de ferro, rebarbação e limpeza das peças) 5,33
Poeira/usina de concreto (descarregamento de matéria-prima, secador rotativo, britagem) 5,33
Cinza e vapor - caldeira a lenha 2,67
Plumas de tecido 1,33
Pó fino da tinta 1,33
Total 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
Através do conhecimento do processo de fundição e análise dos dados fornecidos no
diagnóstico por meio da Tabela 12, verificou-se que os efluentes atmosféricos são apontados em
sua maior parte pelas indústrias de fundição, sendo materiais particulados, decorrentes do
processo de fusão no forno cubilô, do vapor da fusão e vazamento dos metais e do processo de
polimento das peças fundidas.
O tipo de tratamento e destinação final dos efluentes atmosféricos, informados nos 75
questionários do referido diagnóstico é apresentado conforme a Tabela 13.
47
Tabela 13 - Tipo de tratamento e destinação final dos efluentes atmosféricos por
percentagem de empresas do parque industrial Cel. Jovelino Rabello
Tipo de Efluente Tipo de Tratamento Porcentagem das
empresas (%)
Não informado 73,33
Pó de alumínio Filtro de manga 4,00
Lavador de gases 2,67
Reutilização 1,33
Fossa séptica 1,33
Não informado 1,33
Gases do forno e finos metálicos
Filtro de manga 2,67
Sem tratamento 2,67
Poeira - usina de concreto Filtro de manga 2,67
Aspersão manual 1,33
Sistema de despoeiramento 1,33
Cinza e vapor Aterro controlado 1,33
Lavador de gases 1,33
Plumas de tecido Exaustores 1,33
Pó fino da tinta Exaustores/filtro de manga 1,33
Total 100,00
Fonte: Diagnóstico - Resíduos Industriais - Centro Industrial, Divinópolis. (2012)
Através da análise das Tabelas 12 e 13, verifica-se que 73,33% do total de empresas
inventariadas, ou seja, 55 empresas, não informaram sobre a geração, tratamento e destinação
final dos efluentes atmosféricos, tendo sido compilados os dados de somente 26,67% do total das
empresas, o equivalente a 20 das 75 empresas inventariadas.
48
5.2 ESTUDO DE CASO – RECICLAGEM DO RESÍDUO DE AREIA DE MACHARIA
5.2.1 Técnicas de Caracterização da Areia Nova e do Resíduo de Areia de
Macharia
5.2.1.1 Análise granulométrica
Conforme a Tabela 14 verificou-se que a distribuição granulométrica para a areia nova
mostrou que 76,19% das partículas apresentam granulometria entre 32 e 48 mesh, e de acordo
com a Tabela 15 para o resíduo de areia de macharia obteve-se 84,37% das partículas com
granulometria entre 48 e 100 mesh.
Tabela 14 – Resultados da distribuição granulométrica determinada através de ensaios de
peneiramento por vibração mecânica da areia nova
AREIA NOVA
Abertura
(mesh)
Abertura
(mm)
Teste 01
Percentagem
retida (%)
Teste 02
Percentagem
retida (%)
Teste 03
Percentagem
retida (%)
Média
(%)
Desvio
padrão
(%)
10 2,000 0,00 0,00 0,02 0,01 0,01
32 0,500 15,38 19,77 20,06 18,40 2,63
48 0,300 56,35 56,30 60,71 57,79 2,53
60 0,250 13,64 10,66 10,13 11,47 1,89
100 0,149 13,10 10,58 8,09 10,59 2,50
270 0,053 1,06 1,62 0,42 1,03 0,60
fundo - 0,04 0,02 0,00 0,02 0,02
∑ 99,56 98,94 99,44
49
Tabela 15 - Resultados da distribuição granulométrica determinada através de ensaios de
peneiramento por vibração mecânica do resíduo de areia de macharia
RESÍDUO AREIA MACHARIA
Abertura
(mesh)
Abertura
(mm)
Teste 01
Percentagem
retida (%)
Teste 02
Percentagem
retida (%)
Teste 03
Percentagem
retida (%)
Média
(%)
Desvio
padrão
(%)
10 2,000 0,02 0,04 0,00 0,02 0,02
32 0,500 10,70 10,75 10,87 10,77 0,08
48 0,300 50,79 53,49 53,57 52,61 1,58
60 0,250 14,17 13,89 14,53 14,20 0,32
100 0,149 18,74 17,00 16,95 17,56 1,02
270 0,053 5,22 3,92 3,57 4,24 0,87
fundo - 0,26 0,34 0,10 0,23 0,12
∑ 99,90 99,42 99,58
A concentração granulométrica, conforme especificada na revisão da literatura (página
15), com base nos dados da Tabela 14, para a areia nova foi de 87,66% e para o resíduo de areia
de macharia, segundo dados obtidos na Tabela 15, foi de 84,37%, estando, portanto, muito
próximos aos valores aceitáveis segundo BROSCH (1952).
O teor de finos, conforme especificado na revisão da literatura (página 15), com base nos
dados da Tabela 14, para a areia nova foi de 1,05% e para o resíduo de areia de macharia,
segundo dados obtidos na Tabela 15, foi de 4,47%, estando, portanto, muito próximos aos valores
aceitáveis segundo BROSCH (1952).
De acordo com o Certificado de Análise – Fundição - número 106.357/13 – fornecido
pela FUNFER – Fundição de Ferro LTDA, a areia nova apresenta uma concentração
granulométrica de 87,16% e um teor de finos de 0,76%.
50
5.2.1.2 Teor de umidade
O resultado do teor de umidade obtido para a areia nova foi de 0,008%, conforme
apresentado na Tabela 16, e para a areia de macharia foi de 0,004%, de acordo com a Tabela 17,
estando ambos os resultados dentro do limite aceitável de 0,1%, conforme recomendado por
Ziegler (1994) apud Oliveira (2007).
Tabela 16 - Resultados de teor de umidade obtido para a areia nova
Amostra Teor de
Umidade (%)
01 0,0220
02 0,0009
03 0,0006
Média 0,0078 ± 0,0123
Tabela 17 - Resultados de teor de umidade obtidos para o resíduo de areia de macharia
Amostra Teor de
Umidade (%)
01 0,0031
02 0,0023
03 0,0078
Média 0,0044 ± 0,0030
51
5.2.1.3 Perda ao Fogo (PF)
O resultado de perda ao fogo para a areia nova foi de 0,11%, apresentado na Tabela 18,
sendo, portanto, menor que 1%, valor de referência para perda ao fogo apontado pela literatura
como valor ideal para a maioria dos processos de fundição (BLACKBURN, 1997 apud
OLIVEIRA, 2007).
Já o resultado da perda ao fogo para o resíduo de areia de macharia foi de 0,72%,
conforme Tabela 19, o que provavelmente justifica-se pela decomposição e volatilização dos
aditivos (resina fenólica e triacetina) usados na execução dos moldes.
Tabela 18 - Resultados de perda ao fogo obtidos para a areia nova
Amostra Perda ao Fogo (%)
(900 ºC)
01 0,0388
02 0,2136
03 0,0782
Média 0,1102 ±0,0917
Tabela 19 - Resultados de perda ao fogo obtidos para o resíduo de areia de macharia
Amostra Perda ao Fogo (%)
(900 ºC)
01 0,7796
02 0,7049
03 0,6667
Média 0,7170 ± 0,0574
52
5.2.1.4 Potencial hidrogeniônico (pH)
O valor de pH da areia nova foi de 9,02 conforme apresentado na Tabela 20. A literatura
cita valores aceitáveis em torno de 6,8 - 7,3 (BASTIAN e ALLEMAN, 1998 apud OLIVEIRA,
2007).
O resultado obtido para o pH do resíduo de areia de macharia foi de 10,33 conforme
apresentado na Tabela 20. Este valor mais alto deve-se provavelmente ao valor de pH elevado
apresentado pela areia nova.
Tabela 20 - Resultados de pH obtidos para a areia nova e resíduo de areia de macharia
5.2.1.5 Análise Termogravimétrica (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA)
Através da análise da Figura 01, verifica-se uma perda de massa em torno de 0,1% a
aproximadamente 100 oC, o que pode estar associada à eliminação de umidade, perda de água
superficial da amostra. A partir dos 250 oC percebe-se um ganho de massa de aproximadamente
0,5%, associado provavelmente a oxidação dos metais presentes na areia. O ponto de 570 oC
marcado na Figura 01 refere-se, provavelmente, a mudança de estrutura cristalina da sílica.
Amostra pH
Areia nova 9,02
Resíduo de areia 10,33
53
Figura 01 - Gráfico representativo da análise termogravimétrica (TG) e análise térmica
diferencial (DTA) da amostra de areia nova
Fonte: Produção do próprio autor.
Realizou-se a análise termogravimétrica do resíduo de areia de macharia para avaliar as
transformações e comparar os resultados com a amostra de areia nova. A Figura 02 apresenta a
curva da análise termogravimétrica e análise térmica diferencial da amostra de resíduo de areia de
macharia.
Através da análise da Figura 02, verifica-se uma perda de massa de 0,1% a
aproximadamente 100 oC, o que provavelmente está associado à eliminação de umidade, perda de
água superficial da amostra. A partir da temperatura de 250 oC até 550
oC, percebe-se uma perda
de massa de 0,8%, associada provavelmente a oxidação do carbono presente na resina fenólica
utilizada no processo de macharia. Por se tratar de resíduo de areia de macharia, o ganho de
massa verificado na areia nova (Figura 01) possivelmente não pode ser visualizado na Figura 02,
devido a oxidação do carbono da resina fenólica ter um valor maior que a oxidação dos metais
presentes na areia, bem como parte da oxidação destes metais ter ocorrido quando da preparação
do molde de macharia. O ponto de 570 oC marcado na Figura 02 refere-se, provavelmente, a
mudança de estrutura cristalina da sílica.
54
Figura 02 - Gráfico representativo da análise termogravimétrica (TG) e análise térmica
diferencial (DTA) da amostra de resíduo de areia de macharia
Fonte: Produção do próprio autor.
5.2.2 Fabricação dos Machos com Resíduo de Areia de Macharia e Resíduo de
Tinta em Pó
5.2.2.1 Testes Preliminares
Os resultados dos 36 ensaios preliminares realizados em bancada, utilizando-se resíduo de
areia de macharia e resíduo de tinta em pó na confecção de moldes de (1,5 × 5,0) cm, são
apresentados no Apêndice 03. Através da análise dos resultados apresentados na Tabela do
Apêndice 03, verifica-se que ocorre a formação de moldes utilizando-se mufla em temperaturas
na faixa de 180 a 300 oC e períodos de tempo acima de 6 minutos, com porcentagens de resíduo
de tinta acima de 5,0% e quantidade de água abaixo de 10% em relação à quantidade de resíduo
de areia de macharia.
A Tabela 21 apresenta os resultados obtidos nos 06 ensaios de bancada utilizando-se o
molde cilíndrico (50,0 × 50,0) mm, padronizado pela NBR 10611:2011 e recomendado na CEMP
E – 010:2004.
55
Tabela 21 - Resultados dos 06 ensaios de bancada com molde cilíndrico (50,0 × 50,0) mm,
padronizado pela NBR 10611:2011 e CEMP E – 010:2004
Amostra
Quantidade
de Areia
(g)
Resíduo
de Tinta
(%)
Porcentagem
de Água
(%)
Tempo
(min)
Temperatura
(oC)
Resultados
01 170 1,00 1,17 6 250 Molde sem resistência,
quebrou totalmente.
02 170 2,50 1,76 6 250
Molde se formou, porém,
com pouca resistência
superficial.
03 170 2,50 5,00 6 250 Molde se formou, porém,
sem resistência.
04 170 5,00 5,00 6 250
Molde resistente, porém,
com pouca resistência
superficial.
05 170 5,00 2,35 10 250 Molde bem resistente.
06 170 7,50 5,00 6 250 Molde com resistência
maior.
Analisando-se a Tabela 21 verifica-se que, para formação de moldes utilizando-se a mufla
em temperaturas constantes de 250 oC, os melhores resultados foram obtidos nas amostras 05 e
06, nas quais utilizou-se porcentagens de resíduo de tinta de 5,0% e 7,5% em relação à
quantidade de resíduo de areia de macharia e períodos de tempo de mufla de 10 e 6 minutos,
respectivamente.
56
5.2.2.2 Ensaio de confecção de corpo-de-prova com bico de gás
A Tabela 22 apresenta a composição e o resultado da resistência a compressão dos
corpos-de-prova, confeccionados em bancada utilizando-se um bico de gás para o aquecimento
do molde.
Tabela 22 - Resultados de resistência a compressão de corpos-de-prova confeccionados com
bico de gás.
Amostra
Temperatura
(°C)
Tempo
(min)
Resíduo de
Tinta (%)
Água
(%)
Resultado
(N/cm2)
01 300 6 7,50 5,00 599,34
02 300 6 7,50 5,00 484,46
03 300 6 7,50 5,00 234,74
Média 439,51 ±186,41
01 300 6 5,00 4,00 174,81
02 300 6 5,00 4,00 269,70
03 300 6 5,00 4,00 99,89
Média 181,47 ± 85,10
01 300 6 2,50 3,00 114,87
02 300 6 2,50 3,00 79,91
03 300 6 2,50 3,00 119,87
Média 104,88 ± 21,77
57
Analisando-se a Tabela 22 verifica-se que, fixando-se a temperatura de 300 oC e um
tempo de aquecimento do ferramental em 6 minutos, o resultado da resistência a compressão de
corpos-de-prova confeccionados manualmente eleva-se com uma maior quantidade de resíduo de
tinta.
Conforme mencionado anteriormente na revisão bibliográfica, de acordo com Brosch
(1952) o valor de resistência a compressão de corpos-de-prova é da ordem de
96,53 ± 13,79 N/cm2, portanto, mesmo com uma porcentagem menor de resíduo de tinta (2,5%),
em relação à quantidade de resíduo de areia de macharia, obteve-se uma resistência de
104,88 ± 21,77 N/cm2, a qual apresenta-se dentro do limite recomendado pela literatura.
Os valores de resistência obtidos em triplicata para uma determinada porcentagem de
resíduo de tinta demonstram uma grande dispersão nos resultados, decorrente da operação
manual de confecção dos corpos-de-prova, o que justifica a confecção de corpos-de-prova em
bancada utilizando-se o forno elétrico tipo mufla, no qual o aquecimento do molde é mais
uniforme, podendo-se monitorar a temperatura e tempo de confecção dos corpos-de-prova, a fim
de se obter resultados com maior precisão.
5.2.2.3 Ensaio de monitoramento da temperatura da mufla
Através da análise das curvas de aquecimento do corpo-de-prova cilíndrico no interior do
forno tipo mufla, o qual se encontrava em uma temperatura inicial de 300 oC, apresentadas na
Figura 03, verifica-se que a temperatura do centro do molde, fixado na mistura (resíduo de areia
de macharia + resíduo de tinta) encontrava-se inicialmente em 50 oC e a temperatura da parede
externa do molde em 100 oC. Após aproximadamente um tempo de 70 minutos de ensaio, a
temperatura do centro do molde e a temperatura da parede externa do molde se igualam,
atingindo uma temperatura de aproximadamente 250 oC, medida através dos dois termopares tipo
K utilizados no monitoramento.
58
Figura 03 - Gráfico representativo das curvas de aquecimento do conjunto (molde +
areia) em relação ao tempo de encharque (temperatura do centro do molde equivalente à
temperatura da parede externa do molde) no interior do forno tipo mufla.
Fonte: Produção do próprio autor.
5.2.3 Planejamento Experimental Multivariado
5.2.3.1 Determinação do parâmetro de resistência a compressão
A Tabela 23 apresenta os resultados da resistência a compressão dos corpos-de-prova
confeccionados na indústria de confecção de machos para fundições, a qual utiliza o processo de
cura a quente, com resina fenólica e catalisador, localizada no município de Cláudio/MG:
59
Tabela 23 - Resultados de resistência a compressão de corpos-de-prova, confeccionados em
indústria de machos para fundições através do processo de cura a quente.
Ensaios Resistência (N/cm2)
01 139,84
02 67,43
03 139,85
04 104,88
05 72,42
06 47,45
Média 95,31 ± 39,12
Através da análise da Tabela 23 verifica-se que o valor da resistência a compressão em
indústrias de confecção de machos para fundições, as quais utilizam cura a quente, apresenta o
valor de 95,31 ± 39,12 N/cm2, o que demonstra uma grande dispersão nos resultados obtidos,
decorrente da operação manual de confecção dos corpos-de-prova. Ressalta-se que os machos
confeccionados manualmente em indústrias de fundição não são descartados, pois, na confecção
de machos em campo não se realiza ensaio de resistência, sendo todos os machos confeccionados
utilizados.
5.2.3.2 Etapa de Triagem – Planejamento Fatorial Completo 24
com Ponto Central
Através da aplicação de análise multivariada, utilizando-se o planejamento fatorial
completo 24
com ponto central, através dos resultados dos ensaios de resistência a compressão
dos corpos-de-prova, confeccionados com resíduo de areia de macharia, resíduo de tinta e água,
em concentrações determinadas no planejamento experimental, observou-se a melhor tendência,
ou seja, resultados equivalentes aos de resistência a compressão de corpos-de-prova produzidos
com matéria-prima e insumos utilizados por indústrias de fundição – areia de macharia, resina
fenólica e catalisador.
60
Tabela 24 - Resultados (resistência a compressão) dos ensaios experimentais do
planejamento fatorial completo 24, com três replicatas no ponto central (ensaios 17 a 19),
para investigação das variáveis experimentais temperatura de mufla (oC), tempo de mufla
(min), porcentagem de resíduo de tinta (gramas) e porcentagem de água (mL)
Ensaio Temperatura
(oC)
Tempo
(min)
Resíduo de
Tinta (%)
Água
(%)
Resultado
(N/cm2)
01 250 8 2,00 2,00 2,50
02 300 8 2,00 2,00 24,97
03 250 10 2,00 2,00 9,99
04 300 10 2,00 2,00 17,48
05 250 8 4,00 2,00 19,98
06 300 8 4,00 2,00 44,95
07 250 10 4,00 2,00 24,97
08 300 10 4,00 2,00 59,93
09 250 8 2,00 3,00 2,50
10 300 8 2,00 3,00 14,98
11 250 10 2,00 3,00 4,99
12 300 10 2,00 3,00 9,99
13 250 8 4,00 3,00 17,48
14 300 8 4,00 3,00 39,96
15 250 10 4,00 3,00 39,96
16 300 10 4,00 3,00 49,94
17 275 9 3,00 2,50 17,48
18 275 9 3,00 2,50 19,98
19 275 9 3,00 2,50 14,98
Fonte: Produção do próprio autor.
61
Considerando os resultados de resistência a compressão, obtidos de cada ensaio
experimental do estudo de triagem (Tabela 24), verificou-se que o resultado mais próximo ao
valor de resistência a compressão, equivalente ao obtido no ensaio realizado na indústria de
macharia do município de Cláudio/MG (Tabela 23), foi encontrado no ensaio 08, quando se
utilizou temperatura de mufla em 300 oC, tempo de mufla 10 minutos, 4% de resíduo de tinta
(gramas) e 2% de água (mL).
Pela Tabela 25 de análise de variância (ANOVA) verificou-se que a regressão linear do
modelo do estudo de triagem foi significativa e não ocorreu falta de ajuste do modelo. Em função
do erro puro (erro aleatório) avaliado considerando as replicatas da Tabela 24, foi possível
constatar, como já feito por observação das respostas experimentais (Tabela 24), que as variáveis
(1) temperatura (oC), (2) tempo (min) e (3) % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas)
apresentaram efeitos significativos sobre o sistema (Tabela 26). Assim, estas variáveis foram
novamente selecionadas para serem estudadas no planejamento Doehlert, contudo em mais
níveis.
Tabela 25 - Análise de Variância (ANOVA) do modelo linear do estudo de triagem
Fonte de
Variância
Soma
Quadrática nGL
Média
Quadrática Fcalc. p
Regressão 4750 14 339,3161 9,298 SG 0,02208
Resíduos 146 4 36,49401
Falta de Ajuste 133,5 2 66,75176 10,7 0,085442
Erro Puro 12,47 2 6,236258
Total 4896 18
% variação explicada 97,02
% máximo de variação explicável 99,75
Fonte: Produção do próprio autor.
nGL (número de graus de liberdade), Fcalc. (valor do teste F (Fisher) calculado), p (nível de
probabilidade).
62
Tabela 26 - Efeitos do planejamento de triagem para a avaliação dos parâmetros
temperatura de mufla (oC), tempo de mufla (min), % (porcentagem) de resíduo de tinta
(gramas) e % (porcentagem) de água (mL). Os valores sublinhados indicam efeitos
significativos. A última coluna corresponde aos valores do parâmetro estatístico p, ao nível
de significância de 0,05, considerando o erro puro
Variáveis Efeitos p
Média 23,0009 0,0006
1 17,4807 0,0051
2 6,24309 0,0377
3 26,221 0,0023
4 -3,12156 0,1296
12 -3,12156 0,1296
13 5,61876 0,046
14 -4,99451 0,0572
23 6,86739 0,0315
24 1,24861 0,4227
34 2,49724 0,1835
124 -1,87294 0,2724
134 -1,87291 0,2724
234 1,87291 0,2724
1234 -3,74584 0,0955
Fonte: Produção do próprio autor.
63
A Figura 04 apresenta o gráfico de probabilidade normal mostrando as variáveis que mais
influenciaram o sistema: (3) % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e (1) temperatura (oC);
tais constatações se basearam no fato de que estas variáveis foram as únicas que não tiveram seus
valores padronizados de efeito ajustados próximos à reta que cruza a origem dos eixos, assim,
tomam-se como significativos os efeitos que se apresentarem afastados da reta; quanto maior for
o afastamento, mais significativa será a influência. Apesar da variável (2) tempo (min) estar
próxima à reta que cruza a origem dos eixos, esta variável pode ser considerada significativa
devido ao valor do efeito. Tal constatação foi verificada também considerando o teste de
hipótese, por meio da rejeição da hipótese nula ao se comparar os valores dos efeitos das
variáveis com os erros puros (Tabela 26).
Figura 04 - Gráfico de probabilidade normal do planejamento de triagem para a avaliação
dos parâmetros (1) temperatura de mufla (oC), (2) tempo de mufla (min), (3) %
(porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e (4) % (porcentagem) de água (mL),
mostrando as variáveis significativas
Fonte: Produção do próprio autor.
64
5.2.3.3 Etapa de Otimização – Planejamento Doehlert com Ponto Central: Modelo
Quadrático com Três Variáveis
O planejamento Doehlert viabiliza explorar as variáveis que apresentaram maior efeito
sobre o sistema em mais níveis, realizando um exame minucioso destas. A partir dos resultados
obtidos no planejamento fatorial completo, pode-se desenvolver a metodologia de superfície de
respostas, através da matriz Doehlert, com o objetivo de otimizar as variáveis independentes
(temperatura de mufla (oC), tempo de mufla (min) e % (porcentagem) de resíduo de tinta
(gramas)).
Todos os ensaios do planejamento Doehlert foram realizados de forma aleatória.
Ressalta-se que em todos os ensaios deste planejamento fixou-se a variável % (porcentagem) de
água (mL) em 3% em relação à quantidade de resíduo de areia de macharia, uma vez que essa
não se mostrou significativa para o sistema no estudo de triagem.
65
Tabela 27 - Planejamento Doehlert, com três replicatas no ponto central (ensaios 13 a 15),
para otimização das condições experimentais: temperatura de mufla (oC), tempo de mufla
(min), e % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas). A última coluna corresponde aos
valores de resistência a compressão obtidos no planejamento
Ensaio
Temperatura
(ºC)
Resíduo de
Tinta (%)
Tempo
(min)
Resistência
(N/cm2)
01 320 5,00 12 259,71
02 310 7,00 12 936,46
03 310 5,67 14 661,77
04 280 5,00 12 149,83
05 290 3,00 12 69,92
06 290 4,33 10 39,96
07 310 3,00 12 109,88
08 310 4,33 10 64,93
09 290 7,00 12 279,69
10 300 6,33 10 149,83
11 290 5,67 14 464,49
12 300 3,67 14 159,82
13 300 5,00 12 234,74
14 300 5,00 12 274,70
15 300 5,00 12 244,73
Fonte: Produção do próprio autor.
Após a execução do planejamento Doehlert (Tabela 27) foi possível concluir as condições
ótimas (Tabela 28) para o valor de resistência a compressão de corpos-de-prova, confeccionados
com resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta, obtendo-se resultados equivalentes a
resistência de corpos-de-prova produzidos com matéria-prima e insumos utilizados por indústrias
de fundição.
66
O ensaio 07 demonstra a condição otimizada utilizando uma menor porcentagem de
resíduo de tinta, obtendo-se um resultado de resistência a compressão equivalente ao resultado
obtido no ensaio realizado na indústria de macharia do município de Cláudio/MG, conforme
demonstrado anteriormente na Tabela 23. Os ensaios de replicata no ponto central (13, 14 e 15)
nos quais se utilizou uma porcentagem de resíduo de tinta maior, apresentaram um resultado de
resistência a compressão maior, conforme apresentado na Tabela 28.
Tabela 28 - Condição experimental ótima apontada pelo planejamento Doehlert, para o
valor de resistência a compressão de corpos-de-prova confeccionados com resíduo de areia
de macharia e resíduo de tinta em pó
Ensaio Temperatura
(oC)
Resíduo de
Tinta (%)
Tempo
(min)
Água (%) Resistência
(N/cm2)
07 310 3,00 12 3,00 109,88
13; 14; 15 300 5,00 12 3,00 251,39 ± 20,80
Conforme mencionado na revisão bibliográfica, de acordo com Brosch (1952) o valor de
resistência a compressão de corpos-de-prova secos é de 96,53 ± 13,79 N/cm2, estando os valores
apresentados na Tabela 28 dentro do limite recomendado.
Embora tenha sido possível apontar as condições experimentais com valores de
resistência a compressão aceitáveis, a regressão quadrática do modelo obtido pelo planejamento
Doehlert não foi significativa, assim como também ocorreu falta de ajuste do modelo, ambas as
constatações foram verificadas junto à Tabela 29 de análise de variância, ao nível de significância
de 0,05. Em função do erro puro (erro aleatório) avaliado considerando as replicatas da Tabela
27, foi possível constatar que as variáveis (1) temperatura (oC), (2) % (porcentagem) de resíduo
de tinta (gramas) e (3) tempo (min) apresentaram efeitos significativos sobre o sistema (Tabela
30).
67
Tabela 29 - Análise de Variância (ANOVA) para avaliação do modelo quadrático do
planejamento Doehlert
Fonte de
Variância
Soma
Quadrática nGL
Média
Quadrática Fcalc. p
Regressão 8 × 105 9 86604 7,2606 SG 0,0209
Resíduos 59640 5 11928
Falta de Ajuste 58775 3 19592 45,302 SG 0,0217
Erro Puro 864.9 2 432,47
Total 8 × 105 14
% variação explicada 92,892
% máximo de variação explicável 99,897
Fonte: Produção do próprio autor.
nGL (número de graus de liberdade), Fcalc. (valor do teste F (Fisher) calculado), p (nível de
probabilidade)
Tabela 30 - Efeitos do planejamento Doehlert para a avaliação dos parâmetros temperatura
de mufla (oC), % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e tempo de mufla (min). Os
valores sublinhados indicam efeitos significativos. A última coluna corresponde aos valores
do parâmetro estatístico p, ao nível de significância de 0,05, considerando o erro puro
Variáveis Efeitos p
Média 251,4 0,002273
b1 142,3 0,005294
b2 296,7 0,001226
b3 210,3 0,002433
b11 -46,6 0,133438
b22 145,7 0,016563
b33 -16,7 0,450165
b12 356,1 0,004516
b13 -20,5 0,524314
b23 284 0,008806
Fonte: Produção do próprio autor.
68
A Figura 05 mostra o ajuste dos valores de resistência a compressão previstos pelo
modelo de regressão quadrática do planejamento Doehlert e os valores medidos. O coeficiente de
determinação dessa correlação foi de 0,9289.
Figura 05 - Correlação entre os valores medidos e os valores previstos pelo modelo de
regressão quadrática do planejamento Doehlert dos resultados de resistência a compressão
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
1000,00
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00
Val
ore
s P
revi
sto
s
Valores Medidos
Fonte: Produção do próprio autor.
A Figura 06 apresenta o gráfico de probabilidade normal mostrando as variáveis que
influenciaram o sistema: (1) temperatura (oC) e (3) tempo (minutos); tais constatações se
basearam no fato de que estas variáveis foram as únicas que não tiveram seus valores
padronizados de efeito ajustados próximos à reta que cruza a origem dos eixos, assim, toma-se
como significativos os efeitos que se apresentarem afastados da reta; quanto maior for o
afastamento, mais significativa será a influência. Tal constatação foi verificada também
69
considerando o teste de hipótese por meio da rejeição da hipótese nula ao se comparar os valores
dos efeitos das variáveis com os erros puros.
Apesar da variável (2) % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) estar próxima à reta
que cruza a origem dos eixos, esta variável pode ser considerada significativa devido ao valor do
efeito (Tabela 30) e através da observação das respostas experimentais (Tabela 27).
Figura 06 - Gráfico de probabilidade normal do planejamento Doehlert no estudo de
otimização de resistência a compressão, mostrando as variáveis significativas (1)
temperatura (oC), (2) % (porcentagem) de resíduo de tinta (gramas) e (3) tempo (min)
1
2
3
11
22
33
12
13
23
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
-5 0 5 10 15 20 25
Val
or
no
rmal
esp
erad
o
Efeitos padronizados (t-student)
Fonte: Produção do próprio autor.
5.2.4 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
A Figura 07 apresenta a análise microestrutural obtida por microscopia eletrônica de
varredura da amostra de resíduo de areia de macharia. Observa-se que na Figura 07 os grãos de
areia estão aleatoriamente distribuídos na matriz. Nota-se no espectro da Figura 08, indicativo de
uma região da amostra, a presença de metais silício, cálcio, ferro, magnésio e alumínio. A
presença desses elementos pode ser observada nos picos mais elevados dos espectros, que
indicam a concentração relativa desses elementos, já que a análise é pontual.
70
Figura 07 - Imagem de MEV com aumento de 73 vezes da amostra de resíduo de areia de
macharia
Fonte: Produção do próprio autor.
71
Figura 08 - Espectro de EDS da amostra de resíduo de areia de macharia: destaque para o
pico de Si seguido de Ca, Fe, Mg e Al
Fonte: Produção do próprio autor.
A Figura 09 apresenta a análise microestrutural, obtida por microscopia eletrônica de
varredura, da amostra de resíduo de tinta em pó, podendo-se observar a finura dos grãos desse
resíduo. Nota-se, no espectro da Figura 10, indicativo de uma região da amostra, a presença dos
metais titânio, cálcio, bário e magnésio. A presença desses elementos pode ser observada nos
picos mais elevados dos espectros, que indicam a concentração relativa desses elementos, já que
a análise é pontual.
72
Figura 09 - Imagem de MEV com aumento de 500 vezes da amostra de resíduo de tinta em
pó
Fonte: Produção do próprio autor.
73
Figura 10 - Espectro de EDS da amostra de resíduo de tinta em pó: destaque para os picos
de Ti, Ca, Ba e Mg
Fonte: Produção do próprio autor.
A Figura 11 apresenta a análise microestrutural, obtida por microscopia eletrônica de
varredura, da amostra de mistura de resíduo de areia de macharia e resíduo de tinta em pó (3%),
antes do processo de aquecimento. Observa-se que na Figura 11 os grãos de areia de macharia e
resíduo de tinta em pó estão aleatoriamente distribuídos na matriz. No espectro da Figura 12,
indicativo de uma região da amostra, a presença dos metais silício, cálcio, alumínio e ferro pode
ser confirmada nos picos mais elevados, os quais indicam a concentração relativa desses
elementos, tendo em vista a análise ser pontual.
74
Figura 11 - Imagem de MEV com aumento de 80 vezes da amostra de mistura de resíduo de
areia de macharia e resíduo de tinta em pó (3%), antes do processo de aquecimento
Fonte: Produção do próprio autor.
75
Figura 12 - Espectro de EDS da amostra de mistura de resíduo de areia de macharia e
resíduo de tinta em pó (3%): destaque para o pico de Si, seguido de Ca, Al e Fe
Fonte: Produção do próprio autor.
As Figuras 13 e 14 apresentam as micrografias da amostra proveniente de um
corpo-de-prova produzido em um forno tipo mufla, em uma temperatura de 290 oC e 10 minutos,
com 4,33% de resíduo de tinta em pó e 3% de água, em relação a quantidade de resíduo de areia
de macharia. Observa-se que nas Figuras 13 e 14 os grãos de resíduo de areia de macharia estão
envolvidos por uma capa resultante do processo de polimerização do resíduo de tinta em pó.
Nota-se, no espectro da Figura 15, indicativo de uma região da amostra, a presença dos metais
silício, titânio, sódio, bário, ferro, cálcio e alumínio. A presença desses elementos pode ser
observada nos picos mais elevados dos espectrogramas, que indicam a concentração relativa
desses elementos, tendo em vista a análise ser pontual.
76
Figura 13 - Imagem de MEV com aumento de 200 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó (4,33%))
Fonte: Produção do próprio autor.
77
Figura 14 - Imagem de MEV com aumento de 600 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó (4,33%))
Fonte: Produção do próprio autor.
78
Figura 15 - Espectro de EDS da amostra proveniente de um corpo-de-prova (resíduo de
areia de macharia + resíduo de tinta em pó (4,33%)): destaque para o pico de Si, seguido de
Ti, Na, Ba, Fe, Ca e Al
Fonte: Produção do próprio autor.
As Figuras 16 e 17 apresentam as micrografias da amostra proveniente de um
corpo-de-prova produzido em um forno tipo mufla, em uma temperatura de 310 oC e 12 minutos,
com 3,00% de resíduo de tinta em pó e 3% de água, em relação a quantidade de resíduo de areia
de macharia, concentrações apontadas no planejamento Doehlert como a condição otimizada,
apresentando um resultado de resistência a compressão equivalente a resultados obtidos em
indústrias de macharias. Observa-se que na Figura 16 os grãos de resíduo de areia de macharia
apresentam-se envolvidos por uma capa resultante do processo de polimerização do resíduo de
tinta em pó. Nota-se no espectro da Figura 17, indicativo de uma região da amostra, a presença
dos metais silício, titânio, bário, sódio e ferro. A presença desses elementos pode ser observada
nos picos mais elevados do espectrograma, que indicam a concentração relativa desses
elementos, tendo em vista a análise ser pontual.
79
Figura 16 - Imagem de MEV com aumento de 200 vezes da amostra proveniente de um
corpo-de-prova (resíduo de areia de macharia + resíduo de tinta em pó (3,00%))
Fonte: Produção do próprio autor.
80
Figura 17 - Espectro de EDS da amostra proveniente de um corpo-de-prova (resíduo de
areia de macharia + resíduo de tinta em pó (3,00%)): destaque para o pico de Si, seguido de
Ti, Ba, Na e Fe
Fonte: Produção do próprio autor.
81
6 CONCLUSÕES FINAIS
Através do levantamento realizado nas indústrias instaladas no Parque Industrial Cel. Jovelino
Rabello, no município de Divinópolis/MG, verifica-se que, aproximadamente, 45% do total das
empresas são indústrias de fundição de alumínio e de ferro.
Em relação aos resíduos sólidos gerados pelas indústrias do referido parque industrial,
aproximadamente, 79% do total de resíduos inventariados são resíduos de areia e escória
provenientes de fundições.
Analisando-se o percentual de destinação final dos resíduos gerados pelas indústrias
inventariadas no parque industrial verifica-se que a maior parte dos resíduos gerados,
aproximadamente, 66% do total dos resíduos são destinados a aterros industriais.
Através da compilação dos dados fornecidos pelo diagnóstico, verifica-se que são gerados
mensalmente, aproximadamente, 1527 ton de resíduos de areia de fundição, sendo o resíduo de
maior geração no parque industrial.
Os planejamentos experimentais multivariados empregados apontaram as condições otimizadas
de resíduo de tinta, tempo e temperatura de mufla na confecção de corpos-de-prova, utilizando-se
areia de macharia e resíduo de tinta em pó.
Os resultados de resistência a compressão dos corpos-de-prova, confeccionados com os resíduos
de areia de macharia e tinta em pó, se mostraram equivalentes à resistência de corpos-de-prova
produzidos com matéria-prima e insumos utilizados por indústrias de fundição, validando a
viabilidade da proposta de reciclagem.
82
SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS
Realizar um levantamento junto às indústrias do parque industrial do município de
Divinópolis/MG, a fim de se obter informações sobre os efluentes líquidos industriais e os
resíduos atmosféricos gerados, o que corresponde a 70% do total das indústrias.
Verificar o número de ciclos que o resíduo de areia de macharia com o resíduo de tinta em pó
poderia ser reutilizado na confecção de machos para fundições.
Confeccionar uma peça de metal em uma indústria de fundição, utilizando o macho de fundição
confeccionado com os resíduos de areia de macharia e tinta em pó.
83
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89
APÊNDICE 01 – MODELO DE QUESTIONÁRIO APLICADO NO PARQUE INDUSTRIAL
90
APÊNDICE 01 – MODELO DE QUESTIONÁRIO APLICADO NO PARQUE INDUSTRIAL
91
APÊNDICE 01 – MODELO DE QUESTIONÁRIO APLICADO NO PARQUE INDUSTRIAL
92
APÊNDICE 02 – DESTINAÇÃO FINAL DOS RESÍDUOS GERADOS NO PARQUE
INDUSTRIAL
Tipo de resíduo Destino final
Quantidade
(kg) (%)
Papel/papelão Reciclagem Externa 20921,73 98,06
Aterro Controlado 252,33 1,18
Reutilização Interna 61,95 0,29
Aterro Industrial 100,00 0,47
Total 21336,01 100,00
Vidro Reciclagem Externa 340,00 100,00
Total 340,00 100,00
Plásticos em geral Reciclagem Externa 20204,67 78,88
Aterro Industrial 5300,00 20,69
Aterro Controlado 25,00 0,10
Reutilização Interna 1,00 0,00
Armazenado empresa 82,33 0,32
Total 25613,00 100,00
Resíduo de óleo Reciclagem Externa 338,50 59,95
Incineração 127,20 22,53
Aterro Industrial 2,50 0,44
Reutilização Interna 96,46 17,08
Total 564,66 100,00
Resíduos químicos Coprocessamento 20000,00 85,75
ETE industrial 1200,00 5,15
Aterro Industrial 31,25 0,13
Reciclagem Externa 1923,33 8,25
Incineração 167,50 0,72
Reutilização Interna 1,00 0,00
Total 23323,08 100,00
Resíduos domésticos Aterro Controlado 3702,29 100,00
Total 3702,29 100,00
Lodo de ETE Incineração 39,00 2,29
Aterro Industrial 1541,50 90,69
Compostagem 70,00 4,12
ETE Industrial 49,20 2,89
Total 1699,70 100,00
Borra de alumínio Reciclagem Externa 33675,00 69,25
Reutilização Interna 648,00 1,33
Reutilização Externa 12745,00 26,21
Aterro Industrial 1562,00 3,21
Total 48630,00 100,00
Pó de alumínio Reciclagem Externa 3024,00 68,52
Reutilização externa 868,00 19,67
Aterro Industrial 416,00 9,43
Reutilização Interna 105,00 2,38
Total 4413,00 100,00
93
Sucata/rebarba de alumínio Reciclagem Externa 150,00 2,56
Reutilização Interna 5510,00 93,86
Reutilização Externa 150,00 2,56
Aterro Industrial 60,70 1,03
Total 5870,70 100,00
Areia e escória Reutilização Interna 150000,00 9,82
Reciclagem Externa 147464,90 9,66
Aterro Industrial 1229423,00 80,52
Total 1526887,90 100,00
Limalha e sucata de ferro Reutilização Interna 28685,00 35,62
Reciclagem Externa 18562,50 23,05
Reutilização Externa 33283,00 41,33
Total 80530,50 100,00
EPI's Incineração 597,53 69,54
Aterro Industrial 195,68 22,77
Aterro Controlado 0,08 0,01
Reciclagem Externa 66,00 7,68
Total 859,29 100,00
Resíduo de madeira/serragem Reciclagem Externa 395,00 5,76
Reutilização externa 6120,00 89,31
Reutilização Interna 331,67 4,84
Aterro Controlado 6,00 0,09
Total 6852,67 100,00
Material particulado (finos) Aterro Industrial 21321,67 96,22
Reutilização Interna 52,50 0,24
Reutilização Externa 364,95 1,65
Reciclagem Externa 420,00 1,90
Total 22159,12 100,00
Estopas contaminadas Aterro Industrial 330,26 54,09
Incineração 189,50 31,04
Reciclagem Externa 80,00 13,10
Reutilização Interna 10,83 1,77
Total 610,59 100,00
Resíduo biológico Reutilização Interna 13070,00 14,67
Aterro Sanitário 76000,50 85,33
Total 89070,50 100,00
Sucatas metálicas Reciclagem Externa 6003,58 27,55
Reutilização Interna 15787,50 72,45
Total 21791,08 100,00
Resíduos inertes Reutilização Interna 758,00 1,72
Reutilização Externa 22000,00 50,05
Aterro Industrial 21200,00 48,23
Total 43958,00 100,00
Resíduos diversos Reutilização Interna 300,00 2,55
Reutilização Externa 7200,00 61,20
Reciclagem Externa 1118,50 9,51
Armazenado na Empresa 3040,31 25,84
Incineração 105,00 0,89
Total 11763,81 100,00
TOTAL GERAL 1939975,91
94
APÊNDICE 03 – RESULTADOS DOS 36 ENSAIOS PRELIMINARES DE BANCADA
AMOSTRA
AREIA
(g)
TINTA
(%)
ÁGUA
(%) T (min) T (oC) RESULTADO
01 10 10,00 10,00 10 100 Início de endurecimento, pouco coeso.
02 10 10,00 10,00 10 150 Mais compacto, percebe-se endurecimento.
03 10 10,00 10,00 10 180 Bem resistente.
04 10 10,00 10,00 10 200 Mais compacto, resistência maior.
05 10 10,00 10,00 10 300 Mais macio com odor/liberação de compostos orgânicos, posteriormente resistente.
06 10 10,00 10,00 10 400 Material preto, muito odor, muito resistente, porém, quebradiço.
07 10 10,00 10,00 10 500 Material bege claro, esfarelando.
08 10 10,00 10,00 8 150 Bem resistente.
09 10 10,00 10,00 6 150
Bem resistente, porém a temperatura da mufla estava em 175 ºC nos últimos 3
minutos.
10 10 10,00 10,00 4 150 Sem resistência, quebradiço.
11 10 10,00 10,00 2 150 Sem resistência, quebradiço.
12 10 10,00 10,00 8 180 Resistente, porém, com um pouco de força ficava quebradiço.
13 10 10,00 10,00 6 180 Não apresentou resistência no início, depois foi endurecendo.
14 10 10,00 10,00 4 180 Não apresentou resistência, bem mole.
15 10 10,00 10,00 2 180 Não apresentou resistência, bem mole.
16 10 10,00 10,00 8 200 Resistência elevada.
17 10 10,00 10,00 6 200 Resistência aparente.
18 10 10,00 10,00 4 200 Menos resistente, com força quebrou.
19 10 10,00 10,00 2 200 Sem resistência, quebradiço.
20 10 0,50 10,00 6 200 Apresentou resistência nenhuma.
21 10 1,00 10,00 6 200 Apresentou resistência, quebrou ao tirar do molde.
95
22 10 5,00 10,00 6 200 Pouca compactação, molde quebrou na metade, quebradiço.
23 10 7,50 10,00 6 200 Grudou no molde, quebrou ao ser retirado do molde.
24 10 10,00 10,00 6 200 Resistente, porém, quebradiço quando se retirou do molde.
25 10 0,50 10,00 6 250
Apresentou resistência
nenhuma.
26 10 1,00 10,00 6 250 Molde sem resistência, quebradiço.
27 10 5,00 10,00 6 250 Molde com resistência.
28 10 7,50 10,00 6 250 Molde bem resistente.
29 10 10,00 10,00 6 250 Molde bem resistente.
30 10 2,50 10,00 6 250 Com um pouco de força quebrou.
31 10 3,00 10,00 6 250 Com força quebrou.
32 20 2,50 10,00 6 250 Aplicando maior tempo de mistura e com maior compactação o molde quebrou.
33 20 3,00 10,00 6 250 Aplicando maior tempo de mistura e com maior compactação o molde quebrou.
34 20 5,00 20,00 6 250 Molde muito mole, quebrou totalmente.
35 20 5,00 15,00 6 250 Molde com pouca resistência, quebrou totalmente.
36 15 5,00 6,67 6 250 Molde bem resistente, mas com bastante força quebrou.
96
ANEXO 01 – LISTAGEM DAS EMPRESAS INVENTARIADAS NO PARQUE
INDUSTRIAL DO MUNICÍPIO DE DIVINÓPOLIS
EMPRESA ENDEREÇO RAMO DE ATIVIDADE
NATUREZA RECICLAGEM E COMÉRCIO LTDA. Rua Benedito Gonçalves,
2761
Reciclagem ou regeneração de
outros resíduos classe II
ALUFEC-ARTEF. EM AL. E FERRO LTDA. Rua Luiz Guilherme da Silva,
700 Fundição Alumínio
ALUFERRO IND. COM. LTDA. Rua Wilson Santos, 1300 Fundição de Sucata Metálica não ferrosa
ALUMÍNIO ALVORADA LTDA. Rua Pref. Antônio M.
Guimarães, 1231 Fundição de Alumínio
ALUMÍNIO FARIA LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 263 Fundição de Alumínio e Peças
Decorativas
ALUMÍNIO JR LTDA. Rua Wilson Santos, 1150 Fundição de Alumínio
ANDRADE DIAS FUND.AL. LTDA. Rua Luiz Guilherme da Silva,
801
Fundição de Sucata Metálica não
ferrosa
ARTEFATOS DE AL. ARCO – IRIS LTDA. Rua Itamarandiba, 841 Fabricação e comercialização de utensílios
B.C. REFRATÁRIOS LTDA. Rua Antônio Dellarett Filho, 1606
Fabricação de material cerâmico
BORLEN IND. QUÍMICA LTDA. Rua Yara, 715 Indústria Química
BRASIL FILMS INDUSTRIAL LTDA Rua Prefeito Antônio Martins
Guimarães, 891
Produção de rótulos sleeves
termoencolhíveis
BRASIMOL LTDA. Av.Brasil, 860
Usinagem / peças de reposição
para moinhos pendulares e britadores
97
BRASUL LTDA. Av. Rosana Noronha Guarany,
l500 Distribuidora de Bebidas
CARBOMETAL PROD. SIDERÚRGICOS LTDA. Rua Benedito Gonçalves,
2790
Beneficiamento de escória de
alto-forno
CENTRALBETON LTDA. -LAFARGEBRASIL S/A. Rua Prefeito Antônio M. Guimarães, 1441
Usina de Produção de Concreto Asfáltico
CIAFAL - COM. IND. ARTEF. FERRO E AÇO LTDA. Rua Wilson Santos, 653 Fabricação de chapas de aço tipo barra chata
COLORMAX TINTAS E VERNIZES LTDA. Av. Oiapoques, 1050 Reciclagem ou regeneração de
outros resíduos classe I
CONDUMIG-IND. DE CONDUTORES ELETRICOS LTDA. Rua Antônio Dellarett Filho,
2000. Indústria de condutores elétricos
CONFECÇÕES VERONA LTDA. Av. dos Estados, 11 Confecção (Indústria e
Comercio) e Restaurante
COOPERCARNE COOPERATIVA DE PRODUTOS E INDÚSTRIA E
COMÉRCIO DE CARNE
Rua Benedito Gonçalves,
2481
Abate de animais de médio e
grande porte
DIBRITA-BRITADORA DIVINÓPOLIS LDTA. Av. Gov. Magalhães Pinto, 4631
Extração e Comércio de Pedras
ED CABOS IND.COM.LTDA. Rua Prof. Sutã Saber, 481 Cabos de madeira para utensílios domésticos
EMPRESER-EMPRESA DE PRESTAÇÃO DE SERVIÇOS LTDA Rua Antônio Dellarett Filho,
1801
Usina de Produção de Concreto
Asfáltico
ENSAP TEXTIL LTDA Rua Luiz Guilherme da Silva,
1000 Indústria e Comercio de Tecidos
ESTAMPARTE SERIGRAFIA TÊXTIL Rua Wilson de Oliveira, 20 Estamparia
FARMAX -DIST. AMARAL LTDA. Rua Luiz Guilherme da Silva,
1001
Indústria Cosméticos e Produtos
Farmacêuticos
FEMAD COM.E IND. DE PEÇAS LTDA Rua Wilson Santos, 851 Usinagem e fundição de alumínio
98
FERDIL LTDA. Av.Rosana Noronha Guarany,
450 Produção de Ferro Gusa
FERRADURA CENTRO DE DISTRIBUIÇÃO E LOGÍSTICA LTDA. Rua Jonas Azevedo Marques,
2525 Armazenagem geral
ETIAM Rua Pref. Antônio M. Guimarães, 891
Fabricação de artigos e artefatos
de papel, cartolina, cartão, impressos simples ou
plastificados.
FULIG - FUNDIÇÃO DE LIGAS LTDA. Rua Wilson Santos, s/nº Fundição de Ferro e Aço
FUMIL-FUNDIÇÃO MINEIRA LTDA. Rua Pref. Antônio M.
Guimarães, 1201
Produção de fundidos de ferro e
aço sem tratamento químico
superficial inclusive a partir de reciclagem
FUNDIÇÃO AGULHA LDTA. Rua Antônio Dellarett Filho,
1700
Confecção de Placas em
Alumínio
FUNDIÇÃO DE AL. MINAS BRASIL LTDA. Rua Uberlândia, 85 Fundição de Alumínio
FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO DIVINÓPOLIS LTDA. Rua Wilson Santos, 1210 Fundição de Alumínio
FUNFER-FUNDIÇÃO DE FERRO LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 1801
Fundição de Ferro
FURAJE IND. COM. LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 1500
Fundição de ferro e aço
GAZELA IND. COM. LTDA. Rua Clarindo Antônio de
Melo, 801
Fabricação de plastificadoras, laminadoras e termo
laminadoras
GLOBO TÊXTIL LTDA Rua Benedito Gonçalves,
2021
Indústria e comércio de produtos
Têxteis.
HELBERTY AFRÂNIO DE ASSIS-ME Av.Oiapoques, 1250 Fundição de Sucata Metálica não
ferrosa
HOLCIM BRASIL S/A Rua Benedito Gonçalves,
1841 Usina de Concreto
ICOPROFER.IND.COM.FERROVIÁRIOS Rua Wilson Santos,771
Usinagem tratamento térmico
(tempera e normalização) e
Jateamento
99
INDS. MONTALBAM LTDA. Rua Pref. Antônio M.
Guimarães, 1112 Fundição de Ferro
LACERDA INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE FUNDIDOS LTDA Rua Luiz Guilherme da Silva,
771
Fundição de Metais Ferrosos,
usinagem e caldeiraria em geral
MAJB TRANSPORTADORA LTDA. Rua Wilson Santos, 1039 Transportadora Rodoviária
MAQPLAST LTDA. Rua Wilson Santos, 950 Fabricação de parafusos
MARD METAIS LTDA Rua Antonio Delarretti Filho,
1911 Fundição de Alumínio e Metal
METALÚRGICA CONTINENTAL LTDA. Rua Benedito Gonçalves,
1987
Beneficiamento e Comércio de Sucatas de Alumínio e Produção
de utensílios através de repuxo
METALÚRGICA JANO LTDA Rua Benedito Gonçalves,
1001 Fundição de Ferro
METALÚRGICA LUCIANA LTDA. Rua Wilson Santos, 1255 Fundição de Alumínio
METALÚRGICA PINHEIRO LTDA. Rua Wilson Santos, 1201 Fundição de Metais não ferrosos
METALÚRGICA RODRIGUES LTDA. Rua Wilson Santos, 1350 Fundição de Alumínio
METALURGICA VARB LTDA. Rua Wilson Santos, 1221 Fundição de ferro, cobre, bronze
e aço
METALÚRGICA WE LTDA Rua Antônio Martins
Guimarães , 551
Fundição de Sucata Metálica não
ferrosa
MINE STEEL LTDA Rua Antônio Martins
Guimarães , 950 Tratamento de resíduos classe II
MINERFER LTDA. Av.Oiapoque, 1000 Fundição de Metais Ferrosos,
usinagem e caldeiraria em geral
MOPEC - MONTAGENS PESADAS E CALDERARIA LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 1400
Caldeiraria / prestação de serviço
100
NEW SERIGRAFIA E MODA LTDA Rua Yara, 300 Serigrafia
NEWSCAR IND.COM.LTDA. Rua Antônio Dellarett Filho,
1750
Fundição de Sucata Metálica não
ferrosa
ORNAL LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 1451
Fundição de Alumínio
PEMIL INDÚSTRIA USINAGEM LTDA. Rua João Silvestre Dias, quadra 073
Usinagem
POLIMIX CONCRETO LTDA. Rua Antônio Dellarett Filho,
1401 Usina de Concreto
POSTO NICODEMOS LTDA. Av.Rosana Noronha Guarany,
181 Distribuição de Combustíveis
PSAL Rua Pref. Antonio Martins
Guimarães, 700
Repuxos de artefatos de
Alumínio
RECIBRAS- RECICLAGEM BRASIL LTDA / ALUMINIK ARTEFATOS DE
ALUMÍNIO
Rua Antônio Dellaretti Filho,
1760
Produção de lingotes a partir da
fundição de borras de metais não ferrosos
REFRÁCTORIES IND.COM.LTDA. Rua Pref.Antônio Martins Guimarães, 651
Aparelhamento, beneficiamento,
preparação e transformação de
minerais não metálicos
SERRARIA MONTE SANTO LTDA Rua Antonio Dellaretti Filho, 1900
Confecção de embalagem em madeira / biomassa
SETORMEC LTDA. Rua Benedito Gonçalves,
1501 Caldeiraria / Usinagem
SIDERCENTRO IND.COM.LTDA. Rua Wilson Santos, 100 Fabricação de laminados de
ferro e aço
STONE LAVANDERIA LTDA. Rua Iara, 400 Lavanderia/ Tinturaria
TOLDOS MOC E OESTE LTDA. Rua Yara, 33 Industrialização e confecção de
toldos
USELIGAS IND.COM.LTDA. Rua Benedito Gonçalves, 1955
Fundição e usinagem de Ferro e Aço
101
USW PEÇAS PARA MOINHOS LTDA Rua Joaquim Luiz Neto, 201 Usinagem de peças industriais
UTEC-USINAGENS TÉCNICAS LTDA. Rua Antônio Dellarett Filho,
1626
Fundição de ferro - fabricação de
peças para calandras
WG IND. COM DE MÓVEIS LTDA. Av. Brasil, 900 Fábrica de Móveis para
escritório
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