A fundição é a técnica usada para transformar um metal em uma peça industrial, com forma e dimensões exatas
Para isso, esse metal é elevado a uma temperatura capaz de transformá-lo de sólido em líquido. Na sequência, ele é despejado em um molde (que pode ser de areia ou metálico), permanecendo ali tempo suficiente para seu resfriamento e solidificação, resultando nas peças necessárias para diversos tipos de empresas e indústrias. Os processos de fundição podem ser variados, como a fundição em areia ou em moldes metálicos. A primeira é a mais usada na produção de peças de aço e de ferro fundido, já que esses moldes são os que costumam suportar melhor as altas temperaturas de fusão. Ela também pode ser usada para a produção de peças de ligas de bronze, alumínio, latão e magnésio. De todos os métodos usados em fundição de areia, a moldagem em areia verde é o mais simples e o mais empregado. As principais vantagens são: redução dos custos, já que os moldes em areia (principalmente em areia verde) são mais baratos; boa estabilidade dimensional; menor possibilidade de trincas; e manufatura simplificada.
O problema é a geração de resíduos, pois após vários ciclos de operação as características da areia mudam tornando-a imprópria para a moldagem. A partir deste instante a areia tem que ser renovada gerando então o resíduo de areia de fundição. A areia a ser descartada é colhida em um ponto conveniente do sistema de transporte interno. Os pedaços de moldes que não se desagregam totalmente (torrões) e que ficam retidos na peneira rotativa também são rejeitados. O ideal seria cumprir a norma técnica para essas areias descartadas de fundição para fins de reuso, reciclagem ou disposição.
Fundição por moldagem
O processo de fundição por moldagem em areia caracteriza-se pelo uso de moldes de areia, que podem ser constituídos de areia natural e/ou sintética. Um processo de fundição tem como objetivo a fusão de ligas metálicas e posterior vazamento sobre condições apropriadas em moldes pré-moldados com o formato final da peça.
É um processo economicamente viável, em especial para peças de grandes portes e de geometria complexa, que são de difícil obtenção por outros tipos de processos de fabricação. As confecções de modelos, moldes e machos geralmente são necessárias para obtenção da peça final. Os modelos são construídos em formato aproximado ao da peça fundida e os moldes possuem o papel de receber o vazamento do metal líquido.
Os machos são utilizados em conjunto com os moldes e dão formas necessárias a algumas peças, como furos e vazios. Porém, não é tão simples a realização dos procedimentos de fundição por moldagem em areia. Há diversos fatores que devem ser analisados para se obter um resultado satisfatório para o produto desejado.
Dois tipos de areias
Existem alguns tipos de areias que são utilizadas nos processos de moldagem, como a areia verde, constituída por uma mistura de sílica, água, argila e aglomerantes. Este tipo de areia, em particular, é empregada em larga escala na produção de componentes automotivos e de eletrodomésticos.
Outros tipos de areias são empregadas nas quais se faz a utilização de resinas sintéticas. Essas areias definem e são responsáveis pela qualidade superficial das peças. O conhecimento sobre as características mecânicas da areia a ser utilizada é de extrema importância. Por meio de ensaios mecânicos, é possível a determinação da qualidade da areia e sua utilidade no processo.
Grande parte de materiais perdidos ou rejeitados em processos de fundição que utilizam moldagem com areia decorre do mau controle dessa matéria prima. Um dos fatores benéficos nestes processos em que o controle da matéria é rigorosamente seguido.
Depois de descartadas, além do alto custo de despejo, que requer a construção de depósitos ou aterros que seguem as normas, deve-se adicionar os custos gerados para a retirada de tais resíduos da empresa e de transportes adequados. Quando somados ao prejuízo causado ao meio ambiente, esses motivos encorajam a reutilização das areias descartadas.
Entretanto, devido ao fato de que as propriedades da areia após processo de fundição não são adequadas para reutilização, deve-se executar processos para reconstituição de suas propriedades e assim, possibilitar uma nova aplicação. Uma forma de recuperação das características ideais da areia destinada à fundição é a utilização de misturas para recomposição de suas propriedades.
Assim, para uma recuperação eficaz das características da areia de moldagem, recomenda-se a adição de argila com vistas ao reaproveitamento da areia de moldagem; a adição de aditivos; a adição de areia base para compensação de perdas e equilíbrio de teores indesejáveis de aditivos degradados e limitação dos teores de argila; e a umidificação pela adição de certa quantidade de água.
Processos de modelagem
A união dos processos de desmoldagem, aglomeração de areias utilizadas e de recuperação determina os sistemas de areia, que são divididos em duas partes, a saber: areia única, composta de um único tipo de areia do processo de desmoldagem e sistemas compostos, provenientes de misturas de areias de enchimento e faceamento.
Algumas areias provenientes de outros processos de fundição possuem altos teores de contaminação devido à deposição de metais indesejáveis, além da perda de propriedades. Neste caso, recomenda-se a aplicação de um processo de recuperação, denominado regeneração, que depende da desagregação de grãos grosseiros; remoção de impurezas metálicas; limpeza superficial granular; e um processo de granulometria.
Dessa forma, constata-se que o passivo ambiental desse material no país é preocupante e, por esse motivo, as indústrias de fundições têm entre seus objetivos reduzir e/ou dispor os resíduos sólidos da melhor maneira possível, dado que esses resíduos são bem conhecidos (pó, escórias, areias de descarte) e, de certa maneira, encarecem o processo de produção. Os resíduos gerados podem ser caracterizados em um conjunto de areia usada, resíduos de limpeza, resíduos de escória, pó e resíduos diversos. Na maioria das fundições, é realizado o aproveitamento de uma determinada porção da areia utilizada, como por exemplo, a areia verde, por ser reutilizada diversas vezes, porém a cada reuso formam-se acúmulos de finos fazendo-se necessário a retirada de areia do sistema para manter as suas propriedades do molde intactas.
A NBR 15984 de 09/2011 – Areia descartada de fundição – Central de processamento, armazenamento e destinação (CPAD) estabelece as diretrizes para projeto, construção e operação de áreas para receber, processar, armazenar e destinar as areias descartadas de fundição para fins de reuso, reciclagem ou disposição. Estabelece também condições para boas práticas de gestão das areias descartadas de fundição, sem interferir na opção de destinação diretamente para aterros licenciados. As areias descartadas de fundição (ADF) são as provenientes do processo de fabricação de peças fundidas, como areias de macharia, de moldagem, areia verde, preta, despoeiramento, de varrição, entre outras areias, que sejam classificadas conforme a NBR 10004 como classe II – não perigosa, livre de mistura com qualquer outro resíduo ou material estranho ao processo que altere suas características.
Reciclagem
A sua reciclagem é a prática ou técnica na qual os resíduos podem ser usados como matéria prima ou insumo dentro da mesma atividade que os gerou ou em outra atividade, incluindo a necessidade de tratamento para alterar suas propriedades químicas ou físico-químicas. Uma central de processamento, armazenamento e disposição (CPAD) seria as áreas para receber, processar, armazenar e destinar exclusivamente areias descartadas de fundição para fins de reuso, reciclagem ou disposição.
Assim, uma CPAD destina-se exclusivamente ao recebimento, processamento, destinação, armazenamento e disposição de ADF que devem ser classificadas como classe II conforme a NBR 10004, amostradas conforme a NBR 10007 e devem estar necessariamente segregadas de quaisquer outros resíduos. Para o processamento, armazenamento e disposição das areias descartadas de fundição, devem ser seguidas as condições específicas estabelecidas nas Seções 5, 6 e 7 desta norma.
Devem ser obtidas as devidas autorizações legais junto aos órgãos competentes para instalação e operação da CPAD. Os laudos analíticos dos ensaios de cada parâmetro devem ser apresentados por laboratórios acreditados conforme a NBR ISO/IEC 17025 ou conforme critérios de aceitação do órgão de controle ambiental (OCA). Nas alterações no processo industrial do gerador das ADF, que possam implicar em modificações nas características e consequente classificação conforme a NBR 10004, novos ensaios devem ser realizados para comprovar a manutenção da classificação como classe II.
Armazenamento
O local para armazenamento dos resíduos deve possibilitar que o impacto ambiental seja minimizado. É recomendável que sejam considerados os seguintes fatores: uso do solo; topografia; geologia; recursos hídricos; acesso; área disponível; meteorologia; legislação. Deve ser implantado sistema que permita o controle de sólidos, líquidos percolados e águas pluviais para proteger solos e águas adjacentes, podendo ser dispensado a critério do OCA, conforme características específicas do projeto.
Deve ser previsto um sistema de impermeabilização da base local de armazenamento, podendo ser dispensado a critério do OCA, conforme características específicas do solo, da região e do projeto. No caso de armazenamento em contêineres, tanques, caçambas, big bags e tambores, devem ser previstas medidas de contenção de vazamentos.
Os responsáveis pelo armazenamento devem fornecer treinamento adequado aos operadores. Este treinamento deve incluir: procedimentos de operação; registro de movimentação e armazenamento das ADF; aspectos de segurança; registro contendo os treinamentos realizados para cada indivíduo envolvido na operação.
O local a ser utilizado para disposição de ADF deve ser tal que: o impacto ambiental a ser causado pela instalação seja minimizado; a aceitação da instalação pela população seja maximizada; esteja de acordo com as diretrizes de uso e ocupação do solo. Para a avaliação da adequabilidade do local aos critérios descritos em 7.1, algumas considerações técnicas devem ser observadas.
Topografia
A topografia é uma característica que é um fator determinante na escolha do método construtivo e nas obras de terraplenagem para implantação da área. Recomendam-se locais com inclinação superior a 1% e inferior a 30%. Os locais com inclinação maior que 30% podem ser utilizados a critério do OCA.
Deve-se levar em consideração a geologia e os tipos de solo existentes, pois tais indicações são importantes na determinação da velocidade de infiltração. Considera-se desejável a existência no local de um depósito natural extenso e homogêneo de solo com coeficiente de permeabilidade igual ou inferior a 10-6 cm/s e uma zona não saturada com espessura igual ou superior a 3 m. Os recursos hídricos devem ser avaliados e a possível influência da área de disposição na qualidade e no uso das águas superficiais e subterrâneas próximas. A área de disposição deve ser localizada preferencialmente a uma distância mínima de 200 m de qualquer coleção hídrica ou curso de água superficial. A critério do OCA essa distância pode ser alterada.
Também, deve ser realizado o estudo macroscópico da vegetação do entorno e os acessos para permitir a viabilidade de tráfego e acesso ao local durante toda a vida útil da instalação. Deve-se ser elaborado um cronograma físico financeiro que permita a análise de viabilidade econômica da implantação da área de disposição e avaliar a distância mínima dos núcleos populacionais, que deve ser avaliada a distância do limite da área útil do local aos núcleos populacionais.
Recomenda-se que esta distância seja superior a 500 m. Em qualquer caso, os seguintes critérios devem ser observados: a área de disposição não pode ser implantada em locais sujeitos a inundações, em período de recorrência de 100 anos; entre a superfície inferior do local de disposição e o mais alto nível do lençol freático deve haver uma camada natural de solo com espessura mínima de 1,50 m.
Lençol freático
O nível do lençol freático deve ser medido durante a época de maior precipitação pluviométrica da região. Uma distância inferior a 1,50 m pode ser aceita a critério do OCA. A área de disposição deve ser instalada em locais onde haja predominância de subsolo com coeficiente de permeabilidade igual ou inferior a 5 x 10-5 cm/s.
A área de disposição deve ser construída e operada de forma a não alterar as características das águas subterrâneas existentes. Nos casos em que as águas subterrâneas apresentarem naturalmente qualquer um dos parâmetros listados na legislação vigente em concentrações superiores aos limites recomendados, o OCA pode estabelecer padrões para cada caso, levando em consideração: a concentração dos constituintes; os usos atuais e futuros do lençol freático; os constituintes existentes nas ADF dispostas; a detectabilidade dos constituintes; o potencial de efeito adverso na qualidade destas águas e corpos de água superficiais, conectados hidraulicamente com o lençol freático.
Em caso de acidentes devem ser tomadas, coordenadamente, medidas que minimizem ou restrinjam os possíveis efeitos danosos decorrentes destes. O plano de emergência deve conter no mínimo: os possíveis incidentes e acidentes e as ações a serem tomadas em cada caso; a relação atualizada da (s) pessoa (s) que deve (m) atuar nas ações de emergência, indicando responsabilidades e dados como telefone (s) e endereço (s); a relação dos órgãos públicos que devem ser comunicados e acionados em cada caso; a lista de todos os equipamentos de segurança existentes, incluindo localização, descrição do tipo de equipamento e capacidade.
Quanto às atividades após o encerramento da área de disposição, por um período de 20 anos, deve ser realizado o monitoramento das águas subterrâneas, com frequência a cada seis meses nos primeiros cinco anos, devendo ser reavaliada uma possível alteração da frequência e dos parâmetros para análise para os próximos 15 anos. Caso sejam verificadas alterações da qualidade das águas subterrâneas, medidas de controle complementares devem ser adotadas.
Este período pode ser reduzido uma vez constatado o término da geração de líquido percolado, ou então estendido caso seja constatada continuidade da geração. Devem ser realizadas manutenções dos sistemas de drenagem, até o término da geração de líquido percolado; da cobertura, para garantir sua função; do sistema de tratamento de líquido percolado, se existente, até o término da geração desse líquido.
