DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITÉCNICA

MESTRADO PROFISSIONAL EMGERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

SALVADOR2003

JJOOSSÉÉ LLUUIIZZ RROODDRRIIGGUUEESS BBRRAAVVOO

LLEEVVAANNTTAAMMEENNTTOO DDEE OOPPOORRTTUUNNIIDDAADDEESS PPAARRAA RRAACCIIOONNAALLIIZZAAÇÇÃÃOO DDOO UUSSOO DDAA ÁÁGGUUAA EEMM

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UFBAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

Rua Aristides Novis, 02, 4º andar, Federação, Salvador BACEP: 40.210-630

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JOSÉ LUIZ RODRIGUES BRAVO

LEVANTAMENTO DE OPORTUNIDADES PARA RACIONALIZAÇÃO DO USO DA ÁGUA EM UNIDADES DE PROCESSO DE UMA METALURGIA DE COBRE PRIMÁRIO

Dissertação apresentada ao curso de Mestrado Profissional em Gerenciamento e Tecnologia Ambiental no Processo Produtivo, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre. Orientador: Prof. Emerson Andrade Sales

Salvador

2003

B8263r Bravo, José Luiz Rodrigues Levantamento de oportunidades para racionalização do uso

da água em unidades de processo de uma metalurgia de cobre primário / José Luis Rodrigues Bravo.--- Salvador-Ba, 2003.

111f. il.

Dissertação (Mestrado em Gerenciamento e Tecnologias

Ambientais no Processo Produtivo) – Departamento de

Engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, 2003.

Referências e Anexos.

1 Reuso de água I. Titulo.

CDD 333.91

À minha família, pela compreensão e paciência por suportar os momentos de

ausências no convívio, tão necessárias para o desenvolvimento deste trabalho.

A manutenção da vida no planeta

Terra é também função direta da

nossa conscientização ambiental.

José L. R. Bravo

AGRADECIMENTOS

Gostaria de agradecer especialmente:

À empresa Caraíba Metais S. A., objeto deste estudo de caso, nas pessoas do seu

Diretor Superintendente, Otacílio Pinto de Morais, do Gerente da Eletrólise e

Laminação, Eduardo Caetano, e do Chefe de Divisão, Ivan Moraes, por

disponibilizarem recursos para a realização deste trabalho.

Ao Péricles Junior, nosso pró-ativo ambientalista, pelos incentivos para realização

desta pós-graduação.

À Isa Pedro, nossa analista de Laboratório, pelo apoio nos trabalhos experimentais.

Ao Antônio Sobrinho, chefe da Divisão de Utilidades por sua incansável ajuda e

disponibilidade para discutir os temas relativos à utilização da água.

Ao Ivo Cavalcanti, que teve contribuição decisiva nos trabalhos de campo.

Ao Emerson Sales, meu orientador, por suas valiosas contribuições na estruturação

do trabalho e apreciação deste texto.

Enfim, a todos que de alguma maneira ou de outra, às vezes até sem pressentir,

foram de ajuda inestimável para a realização deste trabalho.

SUMÁRIO

LISTA DE ABREVIATURAS........................................................ i

LISTA DE FIGURAS.................................................................... ii

LISTA DE TABELAS.................................................................... iii

RESUMO....................................................................................... Iv

ABSTRACT................................................................................... v

1 INTRODUÇÃO.............................................................................. 14

2 REVISÃO DA LITERATURA........................................................ 19

2.1 PLANEJAMENTO......................................................................... 19

2.2 LEVANTAMENTO DE DADOS..................................................... 20

2.2.1 Especificações do produto........................................................ 22

2.2.2 Especificações do processo...................................................... 23

2.2.3 Qualidade do controle de processo.......................................... 23

2.2.4 Regime de operação................................................................... 23

2.3 CONSOLIDAÇÃO DO BALANÇO DE MASSA ORIGINAL........... 24

2.4 DETERMINAÇÃO DO USO MÍNIMO DE ÁGUA NOVA............... 24

2.5 DETALHAMENTO DOS PROJETOS............................................ 25

3 METODOLOGIA DO TRABALHO................................................ 28

3.1 REVISÃO DO BALANÇO HÍDRICO DA METALURGIA.............. 28

3.2 SELEÇÃO DOS PROCESSOS PARA ESTUDO ......................... 29

3.3 CONSTRUÇÃO DOS DIAGRAMAS DE USOS DA ÁGUA........... 29

3.4 AVALIAÇÃO DA ÁGUA UTILIZADA NO PROCESSO.................. 30

3.5 CARACTERIZAÇÃO DOS EFLUENTES DOS PROCESSOS...... 31

3.6 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE RACIONALIZAÇÃO..... 32

4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS...................................... 34

4.1 DESCRIÇÃO SUMÁRIA DO PROCESSO PRODUTIVO............. 34

4.2 BALANÇO HÍDRICO DA METALURGIA....................................... 36

4.3 SELEÇÃO DOS PROCESSOS..................................................... 37

4.4 DIAGRAMAS DE USO DA ÁGUA................................................. 38

4.4.1 Diagrama de uso da água na Eletrólise.................................... 38

4.4.2 Diagrama de uso da água na Laminação.................................. 39

4.5 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NO LABORATÓRIO.......... 41

4.5.1 APARELHO DE RAIOS X............................................................. 41

4.5.2 DESTILADOR DE ÁGUA.............................................................. 42

4.5.3 Aparelho LECO............................................................................. 42

4.5.4 Aparato para REFLUXO............................................................... 43

4.5.5 Avaliação da vazão total de água descartada.............................. 43

4.5.6 Avaliação das formas para economia de água............................. 43

4.5.7 Investimentos................................................................................ 50

4.5.8 Custos das águas efluentes.......................................................... 50

4.5.9 Custos unitários............................................................................ 51

4.5.10 Custo da água descartada............................................................ 51

4.5.11 Custo operacional de reuso da água............................................ 52

4.5.12 Resultados da avaliação econômica do investimento.................. 53

4.6 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NA ELETRÓLISE.............. 53

4.6.1 Bombas de vácuo dos evaporadores............................................ 55

4.6.1.1 Avaliação das formas para economia de água............................. 58

4.6.1.2 Investimentos................................................................................ 59

4.6.1.3 Custo da água descartada........................................................... 60

4.6.1.4 Custo operacional de reuso da água............................................ 61

4.6.2 Bomba de vácuo do filtro de lama cúprica.................................... 62

4.6.2.1 Avaliação das formas para economia de água............................. 63

4.6.2.2 Investimentos................................................................................ 64

4.6.2.3 Custo da água descartada........................................................... 65

4.6.2.4 Custo operacional de reuso da água............................................ 66

4.6.2.5 Resultados da avaliação econômica............................................. 66

4.7 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NA LAMINAÇÃO............... 67

4.7.1 Unidade de electrowinning............................................................ 68

4.7.1.1 Avaliação das possibilidades de economia de água..................... 69

4.7.1.2 Investimentos................................................................................ 71

4.7.1.3 Custo da água descartada........................................................... 72

4.7.1.4 Custo operacional de reuso da água............................................ 72

4.7.1.5 Resultados da avaliação econômica............................................. 73

4.7.2 Unidade de lavagem na decapagem............................................ 73

4.7.2.1 Avaliação das formas para economia de água............................. 75

4.7.2.2 Investimentos................................................................................ 77

4.7.2.3 Custo da água descartada........................................................... 77

4.7.2.4 Custo operacional de reuso da água............................................ 78

4.7.2.5 Resultados da avaliação econômica............................................. 78

4.8 Resumo da avaliação econômica geral.................................... 78

4.9 Aproveitamento da água de chuva............................................ 80

4.9.1 Armazenagem da água de chuva no reservatório da ETA........... 84

4.9.2 Armazenagem da água de chuva no tanque de condensado....... 85

4.9.3 Dispositivo para separação da água de chuva............................. 86

5 DISCUSSÃO................................................................................. 87

6 CONCLUSÃO............................................................................... 93

7 RECOMENDAÇÕES.................................................................... 96

REFERÊNCIAS............................................................................ 97

ANEXOS:

A – Diagrama do fluxo de processo da metalurgia.................. 100

B – Balanço hídrico da metalurgia............................................ 101

C – Diagrama do uso de água na Eletrólise............................. 102

D – Diagrama do uso de água na Laminação........................... 103

E – Fluxo de caixa do investimento no Laboratório................ 104

F – Fluxo de caixa do investimento na Eletrólise.................... 105

G – Fluxo de caixa do investimento no Electrowinning.......... 106

H – Desenho esquemático dos tanques de lavagem............... 107

I – Fluxo de caixa do investimento na decapagem................ 108

J – Fluxo de caixa do investimento geral................................ 109

K – Fluxo de caixa do investimento geral – análise de risco.. 110

L – Desenho esquemático do tanque de separação................ 111

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AGR – Água da Torre de Resfriamento B-563-20/23 – Bombas de vácuo da planta de purificação da Eletrólise CAD – Custo da Água Descartada CEPED

– Centro de Pesquisas e Desenvolvimento do Estado da Bahia

CETREL – Empresa de Proteção Ambiental CIT – Circuito Interno de Testes CORA – Custo de Reuso da Água DISULF – Divisão de Produção de ácido Sulfúrico da Caraíba Metais DIUTI – Divisão de Utilidades da Caraíba Metais DQO – Demanda Química de Oxigênio ETA – Estação de Tratamento de Água EUA – Estados Unidos da América MMA – Ministério de Meio Ambiente ONU – Organização das Nações Unidas PVC – Poli – cloreto de vinila QTD – Quantidade RGS – Rio Grande do Sul SABESP – Companhia de Saneamento do Estado de São Paulo TIR – Taxa Interna de Retorno TR-682-03 – Torre de resfriamento da Eletrólise TR-682-04/07 – Torres de resfriamento da Laminação TU – Taxa de Utilização UAS – Unidade de Produção de Ácido Sulfúrico UM – Unidade de Medida UTE – Unidade de Tratamento de Efluentes

LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Diagrama das correntes de efluentes na metalurgia................. 32

Figura 2 – Diagrama simplificado do processo metalúrgico....................... 34

Figura 3 – Diagrama do balanço hídrico geral da metalurgia..................... 37

Figura 4 – Diagrama do balanço hídrico geral da Eletrólise....................... 39

Figura 5 – Diagrama do balanço hídrico geral da Laminação..................... 40

Figura 6 – Desenho esquemático do reuso da água do Laboratório.......... 49

Figura 7 – Diagrama de processo da Eletrólise.......................................... 53

Figura 8 – Diagrama do processo de purificação do eletrólito................... 55

Figura 9 – Diagrama do sistema de retirada de níquel do eletrólito........... 56

Figura 10 – Diagrama da separação da lama de cobre............................... 62

Figura 11 – Diagrama do reuso das águas das bombas de vácuo.............. 64

Figura 12 – Diagrama do processo da Laminação....................................... 67

Figura 13 – Diagrama para reuso das águas da eletrorecuperação............ 70

Figura 14 – Diagrama da lavagem do vergalhão de cobre........................... 74

Figura 15 – Diagrama do reuso da água na lavagem do vergalhão............. 76

LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Consumo de água nos vasos sanitários do Laboratório........... 45

Tabela 2 – Dados de projeto e operação das torres de resfriamento......... 46

Tabela 3 – Planilha de investimentos.......................................................... 50

Tabela 4 – Custos unitários relacionados à água....................................... 51

Tabela 5 – Composição dos custos para cada tipo de efluente.................. 52

Tabela 6 – Medições nas bombas de vácuo dos evaporadores................. 58

Tabela 7 – Qualidade da água efluente dos equipamentos........................ 58

Tabela 8 – Planilha de investimentos.......................................................... 60

Tabela 9 – Água utilizada na bomba de vácuo B-563-18............................ 63

Tabela 10 – Análise química das águas da B-563-18 e TR-682-03.............. 63

Tabela 11 – Planilha de investimentos.......................................................... 65

Tabela 12 – Resumo da avaliação econômica para a Eletrólise................... 66

Tabela 13 – Água de selagem das bombas do processo electrowinning..... 69

Tabela 14 – Determinação de cobre em amostras das águas de selagem.. 69

Tabela 15 – Planilha de investimentos.......................................................... 71

Tabela 16 – Água de lavagem do processo de decapagem......................... 75

Tabela 17 – Análise das águas efluentes dos tanques de lavagem............. 75

Tabela 18 – Resumo da avaliação econômica.............................................. 79

Tabela 19 – Resumo da avaliação econômica – análise de risco................. 79

Tabela 20 – Média histórica de chuvas na Caraíba...................................... 80

Tabela 21 – Volume de chuva passível de coleta e aproveitamento............ 83

RESUMO

Este trabalho aborda o levantamento de oportunidades para a racionalização de

água utilizada em algumas operações unitárias nas unidades de Eletrólise,

Laminação e Laboratório de uma metalurgia do cobre primário e mostra a

possibilidade de aproveitamento da água de chuva das coberturas de edificações da

referida indústria. Nas unidades industriais, verificou-se a necessidade da melhoria

da manutenção dos equipamentos e treinamento dos operadores, de forma a evitar

ou minimizar os desperdícios de água. Na maioria dos casos, o levantamento dos

dados e a logística apontaram como forma para a redução do consumo de água o

seu reuso em torres de resfriamento. Além disso, após se verificar que o tratamento

local de um certo volume de um efluente ácido do processo de decapagem na

Laminação não é atrativo sob o ponto de vista econômico, vislumbrou-se a

possibilidade de reuso deste efluente em futuro próximo na Eletrólise. Levantou-se

também uma oportunidade na Laminação, que pode ser mais profundamente

estudada, segundo os princípios de Tecnologias Mais Limpas, visando a supressão

do processo de decapagem, com possibilidades de benefícios ambientais e

econômicos.

Palavras-chave: Água; Água de chuva; Efluente; Metalurgia do cobre;

Racionalização; Reuso; Tecnologias Mais Limpas.

ABSTRACT

This work shows the results of the opportunities survey for water rationalization of

some unit operations of the Electrolysis, Rod Plant and Laboratory of a primary

copper metallurgy. Additionally, it shows the possibility of utilization of rainwater

collected from the roofs of the metallurgy complex’s buildings. It was noticed the

necessity of improving equipments maintenance of the industrial units and workforce

training strengthening in order to avoid or reduce the water waste. In most cases, the

data survey and the logistic indicated as way of water consumption reduction its

reuse in cooling towers. Besides, after checking that the treatment of an acid effluent

from the Rod Plant was not economically attractive, it was verified the possibility of

reutilization of this effluent in the Electrolysis in a near future. It was also surveyed an

opportunity in the Rod Pant, which can be deeply studied considering the Clean

Technology statements with the target of eliminating the pickling line process, with

possibilities of having environmental and economic benefits.

Key words: Clean Technology; Copper Metallurgy; Effluents; Rainwater;

Rationalization; Reuse; Water

14

1 INTRODUÇÃO

A partir do meado do século XX, as grandes lideranças mundiais

passaram a reconhecer e discutir as ameaças que o modelo de

desenvolvimento praticado representaria para a própria sustentação da vida do

homem no planeta. Em 1958, o Conselho Econômico e Social das Nações

Unidas estabeleceu uma política de gestão para áreas carentes de recursos

hídricos, que suportava o conceito de “substituição de fontes”, que estabelecia

que nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que tolerem

águas de qualidade inferior (Hespanhol, 2000). A problemática ambiental

passou a freqüentar mais intensamente os fóruns internacionais nas décadas

de 60 e 70, tendo-se como uma das referências o relatório “Limites do

Crescimento”, de 1972, como resultado do estudo feito pelo Clube de Roma

(MMA, 2000). A ameaça aos recursos hídricos também passou a fazer parte

efetivamente dos debates internacionais: Estocolmo (Suécia), 1972; Mar del

Plata (Argentina), 1977; Nova Déli (Índia), 1990; continuaram em Dublin

(Irlanda), 1992; Rio de Janeiro (Brasil), 1992, onde as questões sobre a água

foram consideradas no capítulo 18 da Agenda 21; Noordwijk (Holanda), 1994;

Paris (França), 1998; na Conferência Ministerial do Segundo Fórum Mundial da

Água, em Haia (Holanda), 2000 (Folha de São Paulo, 2001 –2/8/2001); tendo

continuidade no encontro de Bonn (Alemanha), em 2002.

Segundo relatório da ONU, apresentado na 7a Conferência sobre

Mudanças Climáticas, em Marakesh, no Marrocos, em novembro de 2001, a

projeção é que em 2050 mais de quatro bilhões de pessoas podem ficar sem

água em todo mundo, com a projeção da população total de 9,1 bilhões de

habitantes. O mesmo relatório anuncia que, de qualquer forma, a água potável

será em pouco tempo tão valiosa quanto o petróleo (Jornal de Brasília, 2001).

Este fato suscita a questão: será que a água será foco de brigas contundentes

entre nações, assumindo essa importância estratégica/econômica? De fato,

ainda não há guerras contundentes pela posse da água, mas um estudo de

uma equipe da Universidade de Oregon, EUA, revelou que os países que

compartilham fronteiras por onde passam os rios Eufrates, Jordão, Nilo e Tigre

vivenciam hostilidades contínuas, em razão do interesse de controlá-los (Folha

de Londrina, 2001).

15

No Brasil, que concentra aproximadamente 12% das reservas

mundiais de água doce (Azevedo, 2001), os problemas da escassez e da

contaminação dos mananciais de água já se revelam em grandes centros

urbanos, como na cidade de São Paulo. São Caetano do Sul foi a primeira

cidade da região metropolitana de São Paulo a assinar contrato com a

SABESP, em maio de 2001, para a utilização da água resultante do tratamento

de esgoto, para limpar as áreas públicas da cidade no lugar da água potável, o

que demonstra a preocupação com o uso mais racional deste recurso natural

(Folha de São Paulo, 2001).

A organização administrativa para a gestão dos recursos hídricos no

Brasil se dá a partir da Lei Federal 9.433, sancionada em janeiro de 1997. Esta

Lei traz consigo o princípio da adoção da bacia hidrográfica como unidade de

planejamento, o princípio dos usos múltiplos, quebrando-se a indesejável

hegemonia de um setor usuário sobre os demais, o princípio do

reconhecimento da água como um bem finito e durável, o princípio do

reconhecimento do valor econômico da água e o princípio da gestão

descentralizada e participativa (MMA, 2000). A cobrança pelo uso dos recursos

hídricos é o principal instrumento financeiro do Sistema de Gestão dos

Recursos Hídricos e que deverá afetar diretamente os custos operacionais das

empresas que utilizam a água intensivamente em seus processos. O esquema

de cobrança começou em 2002 pela Bacia do Rio Paraíba do Sul, que corta os

estados mais importantes do país, em termos de suas economias: São Paulo,

Rio de Janeiro e Minas Gerais. Nessa região, que envolve 180 municípios,

concentram-se 13% do PIB nacional, distribuídos entre oito mil indústrias e 5,2

milhões de habitantes (Emerick, 2002). A previsão da aplicação desta medida

legal levou algumas empresas desse eixo econômico a considerarem práticas

de racionalização do uso da água, como forma de compensar o pagamento da

taxa (Radler, 2001).

Os processos industriais têm uma parcela importante de

responsabilidade na conservação da água, pois são consumidores intensivos

deste bem comum. Para exemplificar o grau de importância que deve ser

atribuído ao fato, o conjunto de empresas do Pólo Petroquímico de Camaçari é

o segundo maior consumidor de água do Estado da Bahia, perdendo apenas

para a capital, Salvador, (Mustafa, 1998). A abordagem normalmente utilizada,

16

na época da implantação dessas empresas, nas etapas de concepção dos

seus projetos de processos era a de privilegiar a rota do produto, onde

geralmente ocorria o maior dispêndio de recursos e a busca mais intensiva de

inovação tecnológica. Conforme Pessoa (2002), em informação verbal:

“A visão que se apresenta atualmente para a engenharia de processos considera o projeto em sua forma mais integrada possível, com o objetivo de reduzir as emissões e se ter um melhor aproveitamento dos recursos naturais e da energia dispendida.”

A introdução da preocupação ambiental no âmbito do planejamento

estratégico das empresas é um bom caminho para se atingir o objetivo

especificado de redução do consumo de água, porque este

problema/oportunidade passará a ser tratado com a mesma prioridade que se

pode dar a qualquer outro. O grau de importância dada à água será

determinado pelos aspectos de competitividade e sobrevivência que

direcionam os negócios, tais como: recursos humanos e financeiros disponíveis

para os projetos, disponibilidade da água, impacto no custo, pressão legal,

pressão da legitimidade e por questões de natureza meramente promocionais.

Para citar o aspecto estratégico do fator custo, empresas instaladas em certos

centros industriais são obrigadas a considerar o peso dessa utilidade em seu

desempenho econômico. A Petroquímica União, instalada em Mauá, no Estado

de São Paulo, decidiu trocar boa parte da água municipal utilizada nos seus

sistemas de resfriamento pela água tratada do rio Tamanduateí. Ao investir em

uma estação de tratamento para tratar água poluída do rio e trabalhar na

redução do consumo de 3,6 a 3,1 metros cúbicos por tonelada, foram

economizados 10 milhões de reais anualmente. Suas congêneres, nos pólos

de Triunfo – RGS e Camaçari – Ba, apresentam maior competitividade neste

aspecto, em virtude da maior disponibilidade de água limpa e do menor custo

(Gazeta Mercantil, 5 de março de 2001).

Tendo sua idealização e estado da arte enquadrados no contexto

histórico dos anos 70 e 80, a empresa alvo deste estudo de caso foi instalada

no Município de Dias d’Ávila, no Estado da Bahia, iniciando suas operações em

1982. Trata-se da primeira refinaria de cobre primário do Brasil, com

17

capacidade de projeto de 150.000t/a de cobre eletrolítico. O estado da arte que

norteou o projeto do processo foi o do processamento pirometalúrgico de

concentrados de minérios de cobre, que contou com a participação do CEPED

para a nacionalização e adequação dos projetos de processo para a realidade

local. O processamento se constitui basicamente na fusão de concentrados de

minérios, conversão do metal em ânodos de cobre e obtenção de cobre

eletrolítico, com 99,99% de pureza, pelo processo de eletrólise.

As unidades de uma refinaria de cobre utilizam água intensivamente

em seus processos, com diferentes qualidades para atender finalidades

específicas, tendo a empresa em questão um índice médio de utilização de 13

m3 por cada tonelada de cobre eletrolítico produzido, conforme apuração

efetuada para o ano de 2002 quando se dividiu o consumo de água no ano

pela produção de cobre realizada na empresa. O abastecimento de água desta

refinaria se dá a partir da sua captação em poços artesianos e os efluentes

inorgânicos e orgânicos da metalurgia são enviados para a CETREL, Central

de Tratamento de Efluentes do Pólo Petroquímico de Camaçari, sendo hoje

denominada de Empresa de Proteção Ambiental, na vazão média de 200m3/h,

que representa, em termos de água tratada, uma vazão suficiente para atender

as necessidades diárias de cerca de 5.000 famílias.

Conforme o modelo de produção adotado nas últimas décadas, as

unidades de processo são organizadas preponderantemente para atender uma

maior interação econômica do produto, reduzindo-se as perdas e re-trabalhos.

Algumas situações de maior integração foram especificadas no projeto do

processo para preencher situações imperativas do processamento metalúrgico,

como por exemplo: a obrigatoriedade do resfriamento dos gases da fundição

visando a adequação de temperatura para possibilitar a posterior conversão do

dióxido de enxofre a ácido sulfúrico, pois os gases possuem grande carga

deste poluente e o seu lançamento na atmosfera impediria definitivamente a

operação desse tipo de planta por razões ambientais. Desta forma, a

necessidade do resfriamento dos gases propicia a geração de vapor, que é

aproveitado nos processos das outras unidades.

18

Na avaliação dos processos dessa metalurgia, verificou-se que a

filosofia de projeto adotada para a utilização da água na maioria dos casos foi a

de uma única passagem, com ênfase no tratamento combinado dos efluentes

gerados. Este tipo de abordagem remete-se às circunstâncias de uma época

em que os projetos contavam com disponibilidades imaginariamente infinitas e

baratas de água. Conforme discutido anteriormente, a realidade atual é

diferente e requer novas abordagens que considerem a utilização de água de

forma integrada para seu melhor aproveitamento. Dessa forma, levantam-se as

seguintes questões: Quais são as ações vislumbradas para o uso da água com

uma postura mais coerente com o contexto atual e futuro? Como enfrentar

esse desafio em uma metalurgia de cobre com o paradigma tecnológico

descrito anteriormente? Quais as limitações que se verificam para a prática de

elevadas taxas de reuso da água ou reduções drásticas da entrada de água

nova nos processos de produção? Seriam necessárias grandes inovações

tecnológicas para se fazer frente às novas condições impostas pelas partes

interessadas (governo, sociedade, acionistas, trabalhadores)?

O objetivo deste trabalho, no seu aspecto mais amplo, é para o

estabelecimento de procedimentos que integrem os conceitos de tecnologias

limpas nos sistemas de gestão de desenvolvimento tecnológico, considerando

modificações de processos, novos processos e produtos e ampliações da

capacidade. Especificamente, este trabalho apresenta o estudo mais detalhado

do uso da água em algumas unidades de processo de uma refinaria de cobre

com capacidade de produção de 220.000t/a, apontando oportunidades de

redução do seu consumo e da geração de efluentes.

De uma maneira geral, o trabalho de avaliação está estruturado da

seguinte maneira: atualização ou criação dos fluxogramas dos processos

avaliados e balanços de massa; identificação das quantidades e especificações

das qualidades dos processos; determinação das quantidades e qualidades

dos efluentes dos processos, avaliação de oportunidades de inovação de

racionalização em algumas operações unitárias e avaliação da inter-relação

entre as unidades de processo. Além disso, aborda-se a oportunidade de

aproveitamento da água de chuva, em função das características de plantas

metalúrgicas desse porte, que exigem grandes áreas cobertas por telhados.

19

2 REVISÃO DA LITERATURA

Os trabalhos de minimização da utilização de água nova e/ou da

redução de efluentes seguem mais ou menos o padrão típico das metodologias

para resolução de problemas, segundo as definições abrangidas pela Gestão

pela Qualidade Total. Gonçalves (2001) considera como etapas de um

programa de minimização de efluentes líquidos o planejamento, o

levantamento de dados, o detalhamento dos projetos e a implantação.

Acrescentam-se, antes do detalhamento dos projetos, as etapas de

consolidação do balanço de massa da condição original, a utilização de

programas e/ou algorítimos para determinação do uso mínimo de água

nova/geração mínima de efluentes e a definição do fluxograma de processo

teórico.

Após a incorporação do tema da água no portifólio de ameaças e

oportunidades e de pontos fortes e fracos na empresa, parte-se para a

seqüência de ações. A seguir, discute-se no âmbito das obras selecionadas

como se insere no contexto da gestão estratégica cada fase de um programa

de conservação da água.

2.1 PLANEJAMENTO

No planejamento, há que se definir as metas e escopos do projeto,

que estarão relacionados com os recursos humanos e financeiros disponíveis,

as viabilidades técnicas e econômicas, as demandas e disponibilidades da

água, as exigências legais atuais e futuras e os benefícios ambientais (Eble,

1992). Em algumas situações, verificou-se que o objetivo de efluente zero é

impraticável sob o ponto de vista econômico, reduzindo-se o escopo para reuso

parcial do efluente, como forma de reduzir sua saída e, conseqüentemente a

entrada de água nova (Goldblatt, 1993). Considerando-se ainda a etapa do

planejamento, a escolha das unidades de processo ou operações unitárias

para serem estudadas e trabalhadas em primeiro lugar é um fator relevante

para o sucesso do trabalho de minimização da utilização da água, pois ao se

lidar com solução simples para grande volume de água economizada,

estar-se-á dando um passo enorme na motivação para a continuidade do

20

trabalho. Experiências em várias indústrias têm mostrado que as metas de

conservação de água são mais rapidamente alcançadas quando se utiliza a

abordagem de priorização de projetos, relacionados com a otimização de

sistemas de recirculação existentes, na eliminação da geração de

contaminantes na fonte e na maximização do reuso (Young, 1993). Dentro

deste conceito, as torres de refrigeração das unidades industriais têm merecido

atenção em vários trabalhos de conservação de água, em função da vazão de

reposição de água ser muito representativo e por se ter evolução contínua de

tratamentos químicos (surfactantes, dispersantes, inibidores de corrosão e

biocidas) que elevam o ciclo de concentração, com o controle adequado da

corrosão, incrustação, formação de lamas e crescimento microbiológico (Eble,

1992; Goldblatt, 1993; McIntyre, 1993; Ritz, 1996 e Gonçalves, 2001).

2.2 LEVANTAMENTO DE DADOS

O conhecimento das correntes de água das unidades de processo é

uma etapa muito importante nos programas de minimização da utilização da

água. O levantamento de dados, de uma forma geral e para aquelas correntes

de natureza intermitente, é a tarefa mais complicada do trabalho e a que

consome mais tempo (Gonçalves, 2001). Nos programas de minimização

internalizados no planejamento estratégico, onde se busca um alto grau de

redução do consumo de água nova e do efluente gerado a médio e longo

prazo, o estabelecimento de um balanço de massa é de fundamental

importância. A depender da redução do consumo de água e do efluente

pretendido, do grau de instrumentação das plantas de processo e da natureza

das correntes avaliadas, o fechamento de um balanço de massa pode se tornar

algo complexo. Muitos dos estudos têm demonstrado que um esforço

significativo é requerido para o levantamento de dados para compor o balanço

de massa, particularmente no primeiro estágio da verificação das correntes de

água existentes (Young, 1993). Os projetos de reuso de água podem até

prescindir de um balanço mais apurado de uma unidade industrial, contudo

poder-se-á correr o risco do programa de conservação da água não utilizar a

combinação mais eficiente e mais econômica para reuso (Eble, 1992).

21

De uma forma geral, para unidades industriais dotadas de programas

mínimos de controle ou que estejam subordinadas à forte restrição legal, a

água de entrada, captada ou fornecida por terceiros, e a de saída, tratada em

estação de tratamento de efluentes, é normalmente bem caracterizada, por

causa dos seus usos nas utilidades e processos e devido à exigência legal de

descarte. A maior dificuldade no levantamento de dados, para uma abordagem

mais abrangente e detalhada do balanço de água nos processos, é que a maior

parte das operações unitárias não conta com malhas de medição ou controle

instalados. É necessário conhecimento e experiência nos seguintes aspectos:

medições instantâneas e de estimativas para a determinação de vazões de

fluxos desconhecidos; verificação da instrumentação existente e seleção de

instrumentos de medição apropriados para a alocação permanente. Na falta de

instrumentação instalada, pode-se utilizar instrumentos portáteis para a

determinação direta das vazões e rastreadores para a determinação indireta,

de forma imediata e a um custo relativamente baixo, onde existir bom acesso à

tubulação e/ou canaletas abertas ou fechadas. Os instrumentos têm como

inconveniências: requerer acesso fácil aos tubos; o conhecimento prévio da

incrustação dentro dos tubos; limitado regime de vazão. Os rastreadores à

base de tinta ou cloreto de lítio são os mais utilizados, com a principal contra-

indicação de contaminar o fluxo a ser avaliado (Young, 1993). Quando se têm

fluxos em tubulações que desembocam em canaletas, como no caso de água

utilizada para o resfriamento na selagem de bombas centrífugas, pode-se

utilizar o método rudimentar que utiliza a contagem do tempo para o

enchimento de um recipiente com volume previamente determinado. Para

tanto, como se trata de avaliação da vazão através de medições instantâneas,

deve-se tomar alguns cuidados para obtenção de maior confiabilidade, tais

como: verificar se a vazão a ser medida é resultante somente do processo que

se quer avaliar; verificar se há, mesmo de forma rudimentar, alguma

padronização da operação; verificar se há indicadores indiretos de controle,

como por exemplo medidores de pressão; verificar se a utilização da água está

realmente relacionada com o tempo de operação do processo. Além disso, é

preciso fazer algumas leituras nas condições especiais do processo, que

possam determinar maior ou menor consumo de água relativamente à situação

de operação normal.

22

Para compor o balanço de massa, além da verificação da vazão, é

preciso fazer a determinação dos contaminantes nas correntes que serão

consideradas. “Segundo Gonçalves (2001), é oportuno realizar-se uma

caracterização preliminar para se ter uma idéia das oportunidades que se

poderá ter de minimização, reuso e reciclo da água, recomendando-se um

programa mínimo de determinações nas amostras coletadas. Neste caso, o

conhecimento do processo determinará quais as análises que serão

necessárias e deverá racionalizar os recursos postos à disposição para a

execução do trabalho. Na caracterização final, faz-se uma avaliação mais

criteriosa, levando em consideração o conhecimento anteriormente adquirido”.

Na fase de levantamento de dados, é importante identificar todos os

registros de medições das principais correntes aquosas que alimentam o

processo e os efluentes líquidos gerados, sendo recomendável especial

atenção quanto à confiabilidade dos dados existentes (Azevedo, 2001). Quanto

maior o conhecimento sobre as características do processo melhor poderá ser

o encaminhamento das soluções propostas, porque as condições de reuso e

reciclo, com ou sem regeneração, poderão ser estabelecidas com maior

confiança. No entanto, em função das dificuldades de coleta de dados,

interpostas muitas vezes pela falta de instrumentação para as correntes de

processo, em alguns casos não se poderá ter quantidades de dados desejáveis

para se ter um bom conhecimento das variabilidades da quantidade e

qualidade da água utilizada no processo. No sentido de contornar as incertezas

envolvidas, algumas condições devem ser consideradas antes de se iniciarem

os procedimentos de amostragem, tais como: especificações dos produtos;

especificações do processo; qualidade do controle de processo efetuado; tipo

de regime de operação, se contínuo ou intermitente, e condições esperadas no

início e final da campanha.

2.2.1 Especificações do produto

Conhecer as especificações do produto é importante, no sentido de

se poder avaliar qual o tipo de influência a água poderá exercer na qualidade

requerida.

23

2.2.2 Especificações do processo

As especificações do processo podem determinar a qualidade do

produto e a produtividade. A água tem participação preponderante em ambos

os fatores, por interação direta ou indireta com o produto/processo.

Normalmente, esta se apresenta especificada nos projetos de processos, de

forma que atendam certos requisitos de qualidade.

2.2.3 Qualidade do controle de processo

A avaliação da qualidade do controle do processo permitirá que se

tenha uma noção preliminar do que se poderá esperar em termos de

variabilidade das amostras coletadas. Naturalmente, quanto mais sofisticado é

o controle menor deverá ser a variabilidade da qualidade.

2.2.4 Regime de operação

Conhecer o regime de operação permitirá o estabelecimento de um

planejamento adequado de coleta de amostras que represente melhor o

processo em estudo. Nos regimes contínuos, em alguns casos, as condições

de processo são bastante diferentes no início e final de campanha. Já nos

regimes intermitentes ou por bateladas, a qualidade poderá alterar de uma

batelada para outra. Portanto, nas situações em que não se tem controle

adequado para a água no processo, pode-se determinar procedimentos de

amostragens que considerem a variabilidade natural do processo, esquivando-

se de situações que reproduzirão dados que não representem uma distribuição

estatística consistente.

O registro dos regimes operacionais facilitará na análise das

situações em que se exigir reuso em unidades de processos diferentes e

auxiliará na determinação da logística da racionalização.

24

2.3 CONSOLIDAÇÃO DO BALANÇO DE MASSA ORIGINAL

É a etapa em se reúne todas as informações da fase de coleta de

dados e faz-se a consolidação do balanço de massa. Como se sabe que

dificilmente ter-se-ão todos os dados plenamente confiáveis em uma planta

industrial madura, deve-se recorrer a ferramentas estatísticas, como a

reconciliação de dados, para fechar o balanço da forma mais satisfatória

possível. O balanço se constitui no instrumento de visualização da utilização da

água em todo o processo, sendo fundamental não só para seu gerenciamento

quanto para a primeira apreciação das medidas de minimização do uso de

água. Stoop (2001) considera que a ferramenta de trabalho mais importante no

gerenciamento da cadeia integral é o balanço de massa. Esta informação

mostra a eficiência do processo e as quantidades das correntes de resíduos

relacionadas, incluindo a água residuária.

2.4 DETERMINAÇÃO DO USO MÍNIMO DE ÁGUA NOVA

Algumas ferramentas têm sido apresentadas para a determinação do

uso mínimo de água nova. O que se deseja em todas é conseguir a condição

máxima de reuso, de forma que a entrada de água nova no sistema seja

minimizada, assim como a saída da água residuária. A abordagem

denominada de rede de reuso de água (wastewater reuse network), proposta

por Yang (2000) é uma dessas ferramentas. Uma vez medidas as vazões das

correntes de água dos diversos processos de uma unidade industrial, assim

como as concentrações dos componentes, as equações de balanço são

estabelecidas, considerando-se o conhecimento das transferências de massa

que ocorram nas operações. Em seguida, determina-se o balanço de massa

das correntes que deixam os processos, que se divide em saída para reuso

e/ou reciclo. Após as determinações das restrições de processo, têm-se as

condições para a modelagem. Esta abordagem pode ser aplicada rapidamente

utilizando os programas de otimização disponíveis no mercado, inclusive o

SOLVER do EXCEL para os casos mais simples. Uma das críticas a essa

ferramenta é que se pode não estar encontrando uma solução ótima, pois o

algoritmo utilizado opera sobre uma ampla superfície de respostas. Alva-

25

Argáez (1999) apresenta uma metodologia que combina percepções da

tecnologia pinch – água com a programação matemática linear. Seu propósito

é o de desenvolvimento de funções objetivas no estágio conceitual, onde uma

rede de processo ainda não foi desenvolvida. Para a minimização da água

nova e residuária, o conceito de perfil limite da água é empregado. Para

correntes com múltiplos componentes, os objetivos podem ser alcançados com

a ajuda de um programa denominado de mixed integer linear transshipment

formulation, que permite o desenvolvimento de rede de reuso otimizada. Já

Hallale (2001) apresenta um método gráfico para a minimização de água nova

e da água residuária. A abordagem é baseada em uma nova apresentação das

curvas compostas da água utilizada no método Pinch, que é uma técnica

utilizada para otimização de sistemas de troca térmica aproveitada para

sistemas com água, e no conceito de água excedente. Pessoa (2002) discute

a construção da curva composta, a obtenção do ponto de máximo reuso, a

utilização do método cascata e o diagrama de fontes de água. Apresenta um

procedimento algorítmico para a minimização de efluentes aquosos, que possui

a vantagem de ser aplicado através de cálculos manuais, sendo passível de

fácil implementação em computadores. Sua aplicação cobre desde diagramas

de fontes de água com apenas um contaminante até situações de múltiplos

contaminantes, considerando restrições de vazões no processo, regeneração

com reuso/reciclo. Após a definição do mínimo de água nova e de água

residuária, o procedimento permite a fácil determinação do fluxograma de

processo.

2.5 DETALHAMENTO DOS PROJETOS

Embora a utilização dos métodos matemáticos e dos recursos

computacionais facilite bastante a determinação de condições ótimas para a

conservação da água em alguns casos, reduzindo-se de forma parelha o

consumo de água nova e a água residuária, nem sempre podem apontar as

soluções práticas e econômicas para determinadas circunstâncias, em função

de condições especiais dos processos e dos efluentes gerados, tendo-se como

exemplos: elevada acidez ou basicidade, temperatura inadequada e

contaminantes de tratamento difícil. Além disso, também contribui com uma

26

certa dificuldade a logística das operações e as distâncias entre as fontes e

pontos de consumo em determinados tipos de plantas industriais, que não são

considerados nos métodos anteriormente citados.

As soluções para reuso e/ou reciclo exigem, em determinadas

situações, conhecimentos muito específicos sobre determinada matéria. Lewis

(2000) apresenta as propriedades que um carvão ativado tratado quimicamente

tem para adsorver cianetos, prata, cobre, cromo hexavalente, zinco e óleos e

graxas em efluentes, considerando determinadas concentrações limites. Já

Mcintyre (1993) discute os estudos sobre a utilização de água residuária de

refinaria de petróleo e da municipalidade como água de reposição nas torres de

resfriamento. Faz a caracterização de ambos os tipos de água, apresentando

as diferenças marcantes entre um tipo e outro de água residuária. Após

algumas intervenções nos tratamentos estabelecidos, obtêm-se ciclos de

concentrações razoáveis economicamente. Ritz (1996) também estudou a

reutilização de água residuária (tratada) da municipalidade em torres de

resfriamento de refinarias de petróleo e de plantas químicas e apresenta as

ações tomadas para o controle da corrosão, crescimento microbiológico e

deposição. Considera que este tipo de água pode ser utilizado com sucesso

nos sistemas de resfriamento, tornando-se necessários os seguintes cuidados:

identificação dos materiais que estarão em contato com a água de

resfriamento; verificar necessidade de pré-tratamento para redução ou

remoção de certos contaminantes; estabelecer o controle automático sobre

alguns parâmetros para minimizar possíveis transtornos que podem ocorrer ao

se utilizar este tipo de água. Eble (1992) faz uma avaliação da utilização da

água em refinarias de petróleo, apontando as condicionantes para a sua

conservação nos sistemas de refrigeração. Estabelece que pode ser mais

econômico reutilizar o efluente gerado dentro de uma mesma unidade do que

direcioná-lo para a planta de tratamento, especialmente se não for necessário

um tratamento intermediário. Verifica que a escolha do método de purificação

para a adequação da qualidade da água para reuso é uma etapa crítica,

considerando que em alguns casos é mais economicamente coerente fazer um

tratamento mínimo no próprio local da geração da água residuária, ao invés de

se juntar todos as correntes para o tratamento final em uma unidade de

27

tratamento de efluentes, que tornará o tratamento mais complexo e

dispendioso.

Freitas et al (2000) apresenta um protótipo do sistema denominado

de pacote de projeto de processo hierárquico, que integra procedimentos,

sistemas especialistas, organizações de bancos relacionais e paradigmas de

regras básicas para análise orientada por objetivos. Em resumo, trata-se de um

pacote de programas que tem a finalidade de preconizar os tratamentos para

os efluentes. Baseado na experiência tecnológica, as heurísticas são

estabelecidas em todos os níveis de decisão e são responsáveis por fixar a

estrutura, pelo estabelecimento das restrições e por eliminar o tratamento

menos viável ou adequado. Verifica-se, portanto, a preocupação em se

estabelecer uma ferramenta que determine o tipo tratamento do efluente.

Portanto, a síntese das metodologias discutidas recomenda, após a

determinação do balanço hídrico das unidades em estudo, a consideração das

seguintes etapas para a consecução dos projetos de minimização da utilização

da água: estudo do processo, verificando a finalidade da utilização da água em

cada operação unitária; avaliar possibilidade de fechar o circuito de utilização

da água na própria operação unitária (reciclo sem tratamento); avaliar a

possibilidade de reuso da água em outras operações unitárias da mesma

unidade operacional; avaliar possibilidades de reciclo e reuso com tratamento

em uma mesma unidade operacional; avaliar possibilidades de reuso, com ou

sem tratamento, entre unidades operacionais diferentes.

28

3 METODOLOGIA DO TRABALHO

O trabalho de pesquisa foi estruturado da seguinte forma:

revisão/atualização do balanço hídrico da metalurgia; seleção dos processos

para estudo das oportunidades para redução de água de alimentação e de

efluentes; construção dos diagramas de uso de água nos processos;

determinação da quantidade e da qualidade da água utilizada nos processos;

determinação das quantidades e qualidades dos efluentes dos processos;

avaliação de oportunidades de racionalização do uso da água nas operações

unitárias e entre as unidades de processo; avaliação econômica do

investimento e avaliação da utilização da água de chuva para alimentação de

unidades de processo.

A avaliação econômica é um dos componentes importantes na

consecução de um projeto. Esta foi realizada em cada oportunidade

vislumbrada para verificar se os padrões de desempenho do investimento

seriam atrativos e que ordem de priorização poderia ser dada na execução dos

projetos. Para efeito de linha de corte, considerou-se que o tempo de retorno

do investimento deveria ser menor ou igual a 5 anos e que a taxa interna de

retorno deveria ser maior do que 25%. Estes indicadores de desempenho são

apenas referenciais, uma vez que em pouco tempo a água deverá assumir

preços maiores do que os atuais, dadas as projeções consideradas na

introdução deste trabalho.

3.1 REVISÃO DO BALANÇO HÍDRICO DA METALURGIA

Objetivou-se ter uma visão geral do uso da água na metalurgia em

termos de quantidade de água nova entrando/efluente gerado no processo e o

grau de reuso/reciclo aplicado. As informações de consumo de água foram

extraídas do sistema de informação da empresa, que apresenta os consumos

medidos para algumas unidades e rateados para outras. O rateio é baseado

em informações de projetos e em trabalhos de investigação anteriores, onde

foram utilizados desde balde e cronômetro até aparelho de ultra-som para as

medições da vazões. O que se tem realmente bem monitorado é o volume

captado dos poços artesianos e o volume de efluentes enviado para a

CETREL. A medição do consumo de água não é feita em boa parte das

29

operações unitárias. Algumas operações unitárias até contavam inicialmente

com algum tipo de instrumento ou de controle, mas foram abandonados com o

passar do tempo, ficando o controle mais centrado no processo e no produto.

Os efluentes gerais das unidades de processo são razoavelmente monitorados

e representam uma boa aproximação do que é gerado em cada unidade.

Portanto, o balanço geral apresentado representa apenas uma aproximação

das entradas e saídas das correntes de líquidos das unidades de processo,

que podem ter informações seguras para algumas unidades e estimativas para

outras.

3.2 SELEÇÃO DOS PROCESSOS PARA ESTUDO

Considerando as dificuldades que seriam encontradas para se

abranger todo o complexo metalúrgico neste estudo de caso e as deficiências

de medição encontradas em algumas unidades de processo, decidiu-se

selecionar três unidades de processo que apresentassem condições favoráveis

às determinações das vazões de águas novas e de efluentes em suas

operações unitárias. Além disso, após a verificação preliminar das correntes de

água em cada unidade, decidiu-se concentrar os esforços de medição e

determinação da qualidade nas correntes de água que fossem representativas

com relação ao consumo de água nova/geração de efluentes. Esta seletividade

foi pautada nos fatores tempo e disponibilidade de recursos para a execução

das tarefas.

3.3 CONSTRUÇÃO DOS DIAGRAMAS DE USOS DA ÁGUA

Os diagramas foram desenhados para melhorar a qualidade de

identificação das correntes de água limpa e os respectivos efluentes, uma vez

que os desenhos de projeto disponíveis não revelam com a fidelidade

requerida a condição original, porque alguns fluxos de água de processo foram

redirecionados ou passaram a utilizar outros tipos de água. Os diagramas

levaram em consideração a finalidade do uso da água no processo e o tipo de

água disponível. O diagrama da Eletrólise se apresenta com um balanço

hídrico mais completo, em função de estudos mais detalhados efetuados em

2001 por BRAVO e SILVA (2002); já o balanço hídrico da Laminação

30

apresenta-se incompleto, dadas as dificuldades em se medir certos pontos que

apresentaram acesso difícil ou porque não tinham muita importância para o

interesse desta dissertação.

3.4 AVALIAÇÃO DA ÁGUA UTILIZADA NO PROCESSO

Conforme relatado anteriormente, a escolha das unidades de

processo para o estudo de caso levou em consideração as facilidades que se

teriam para efetuar as medições das vazões de interesse e a

representatividade da corrente no contexto da minimização da utilização da

água. Embora as unidades selecionadas tenham instrumentos de medição de

água e/ou de vapor entrando em seus processos, a maioria das operações

unitárias não conta com essa facilidade. Dessa forma, os métodos de medição

para essas situações consideraram o seguinte:

Nas operações em que se tem renovação contínua da água, em

quantidade representativa (acima de 3m3/h), sem perdas por

evaporação, procurou-se informações sobre a vazão recomendada no

projeto e verificou-se a vazão nominal com auxílio de baldes e

cronômetros, após a passagem da água pelo processo, considerando-se

possíveis perdas. A vazão média foi determinada pela apuração da taxa

de utilização da operação unitária;

Nas operações em que se tem renovação contínua da água, em

quantidade representativa, com perdas por evaporação, procurou-se

informações sobre a vazão recomendada no projeto e verificou-se a

vazão nominal por balanços, como no caso as águas de renovação das

torres de resfriamento, onde se pode chegar a bons resultados

baseando-se nos ciclos de concentração para os componentes

monitorados e o balanço térmico. A vazão média foi determinada pela

apuração da taxa de utilização da operação unitária;

Nas operações em que não ocorre renovação contínua da água, e sim

sua reutilização por algumas campanhas, verificou-se o padrão de

utilização da água em cada nova preparação e estimou-se a renovação

que se poderia ter em função da evaporação e vazamentos. Os padrões

31

de renovação são calculados a partir dos volumes de trabalho dos

tanques de processo em cada operação unitária.

Com relação à qualidade da água utilizada nas operações unitárias,

a empresa mantém uma rotina de análise que satisfaz as necessidades deste

estudo de caso. Pelo menos diariamente se tem a qualidade da água industrial

(que é a mesma da potável), da água desmineralizada e o perfil das águas das

torres de resfriamento. São monitorados também os condensados gerados na

unidade de Eletrólise, considerando a condutividade e o pH.

3.5 CARACTERIZAÇÃO DOS EFLUENTES DOS PROCESSOS

Conforme apresentado na Figura 1 abaixo, os efluentes dos

processos são enviados ou para a rede pluvial, de onde são direcionados para

a Central de Tratamento de Efluentes do Pólo Petroquímico de Camaçari -

CETREL ou para a UTE (Unidade de Tratamento de Efluentes) da empresa,

sendo o efluente resultante do tratamento também enviado para a CETREL. Os

efluentes da rede pluvial apresentam qualidade enquadrada dentro dos limites

da legislação. O efluente do processo da Laminação, resultado de suas várias

operações unitárias, é recebido na UTE e tem o seu volume apurado por

totalizador. Os efluentes da Eletrólise e do Laboratório são recolhidos em um

único poço de efluentes e são enviados para a UTE, onde ocorre a medição da

mistura resultante por instrumento de totalização. Nenhuma das unidades de

processo, incluindo o Laboratório, efetua a totalização ou medição de vazão

dos efluentes de suas operações unitárias. Para as determinações das

quantidades de água utilizada das operações selecionadas como prioritárias,

as verificações foram efetuadas com balde e cronômetro.

Os efluentes foram amostrados para a verificação de interesse, que

na maioria dos casos resumiu-se ao pH e concentrações de ácido sulfúrico,

cobre, arsênio, níquel e ferro.

32

Figura 1 – Diagrama das correntes de efluentes na metalurgia

3.6 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE RACIONALIZAÇÃO

Conforme citado anteriormente, buscou-se verificar a possibilidade

de redução do consumo de água nova e de efluentes na seguinte seqüência:

eliminação do uso; melhoria do controle operacional; reuso entre operações

unitárias da mesma unidade de processo e reuso entre unidades de processo

diferentes. O reciclo, com ou sem regeneração, também foi considerado neste

estudo de caso. A avaliação para a eliminação do uso da água consiste em

verificar a possibilidade de se executar o processo sem a sua utilização,

visando interpretar o processo e estudar a quebra do paradigma tecnológico.

Para a melhoria do controle operacional, foi feita a avaliação do status quo da

instalação, verificando-se a existência de instrumentos e/ou de procedimentos

de controle. Para o reciclo, reuso no mesmo processo unitário, considerou-se o

estudo da oportunidade de se reutilizar água com pequenas modificações nas

instalações e instalação de implementos que pudessem condicionar a água

para a tarefa. O reuso entre unidades de processo diferentes considerou a

oportunidade de se aproveitar uma água efluente de um outro processo que

apresentasse qualidade que atendesse ao padrão exigido.

FUNDIÇÃO UAS

UTE

REFINO ELETROLÍTICO

LAMINAÇÃO

UTILIDADES E LABORATÓRIO

CETREL

ÁGUA

ÁGUA

ÁGUA

ÁGUA

ÁGUA

BLEND

ÁGUAÂNODO

CÁTODO

VERGALHÃO

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTESPARA O OCEANO

33

Em função das peculiaridades da empresa, que possui grandes

áreas cobertas por telhados com sistemas de calhas instalados, prédios com

pés direitos altos e acompanhados em boa parte por pipes racks, decidiu-se

avaliar a representatividade do aproveitamento da água de chuva nas

operações. A avaliação da quantidade disponível considerou a média da

precipitação pluviométrica mês a mês, nos últimos vinte e dois anos, e a área

de coleta de cada prédio. A justificativa para a avaliação da água de chuva

coletada nos telhados é que essa água vai direto para o sistema pluvial e

acaba não fazendo parte do equilíbrio hídrico natural do ecossistema local, pois

toda água captada pela rede pluvial é enviada para a CETREL e de lá para o

mar, por meio do emissário submarino.

34

4 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS

4.1 DESCRIÇÃO SUMÁRIA DO PROCESSO PRODUTIVO

Para melhor compreensão das unidades que foram selecionadas

para estudo de oportunidades, faz-se uma descrição sumária do processo

dessa metalurgia de cobre, ilustrada pelo diagrama simplificado do fluxo de

processo da metalurgia, conforme apresentado na Figura 2 abaixo e em um

diagrama mais detalhado no Anexo A. Este complexo industrial tem sua linha

dorsal de produção constituída por três unidades principais: Fundição,

Eletrólise e Laminação. Uma outra unidade de processo de suma importância é

a Planta de Ácido Sulfúrico.

Figura 2 – Diagrama simplificado do processo metalúrgico

UAS PRODUTOS DO ENXOFRE

UTE

REFINO ELETROLÍTICO LAMA ANÓDICA E

SUBPRODUTOS

LAMINAÇÃO VERGALHÃO E FIO TREFILADO

EFLUENTES SÓLIDOS E LÍQUIDOS

GASES

ESCÓRIA GRANULADA

MISTURA DE CONCENTRADOS DE

COBRE

ESCÓRIA

ÂNODO

CÁTODO

SUC

ATA

S

EFLUENTES

EFLUENTES

EFLUENTES

FUSÃO / CONVERSÃO /

REFINO / MOLDAGEM

35

Na Fundição, os concentrados de minérios de cobre de várias

procedências são misturados e carregados com componentes auxiliares de

fusão, a mistura é levada à fusão e, após uma seqüência de processamentos,

o cobre é recuperado na forma de ânodo, com a pureza de 99,40%. Durante o

processamento são gerados escória granulada e gás SO2 (dióxido de enxofre),

que, após sua limpeza e resfriamento, é convertido em ácido sulfúrico em

reação catalítica com pentóxido de vanádio.

O cobre do ânodo é purificado por meio do processo de eletrólise. Os

ânodos e os cátodos são colocados em cubas de eletrólise, que recebem uma

solução de sulfato de cobre e ácido sulfúrico. Os cátodos são chamados

inicialmente de chapas de partida, pois são produzidas em um grupo de cubas

em que o tempo de deposição é de apenas 24 horas. Essas chapas possuem

espessura de cerca de o,7mm. Tanto para se produzir chapas de partida como

para o cátodo final, após 11 dias de deposição, o processo se dá pela

dissolução do ânodo pelo ácido sulfúrico presente no eletrólito e pela

transferência do cobre que se acumula no eletrólito para o cátodo. O fenômeno

só ocorre com a aplicação de corrente elétrica nas cubas de eletrólise. O

circuito elétrico é o seguinte: a corrente elétrica, que deve ser

preferencialmente contínua para se obter maior produtividade, entra pelos

ânodos; passa pelo eletrólito, com isso carrega os íons de cobre e saem pelos

cátodos, perfazendo todo o circuito em série para todas as cubas do circuito. O

processo permite elevar o teor de cobre de 99,4% (pureza do ânodo) para

99,99% no produto final, eliminando-se impurezas nocivas às propriedades

eletromecânicas do metal. Os subprodutos dessa unidade são a lama anódica,

que é composta por compostos insolúveis no banho eletrolítico, e os sais

solúveis no eletrólito que são recuperados em unidades de purificação.

Na Laminação, em primeiro lugar, promove-se a fusão dos cátodos

de cobre em um forno cilíndrico vertical. Em seguida, faz-se o lingotamento em

uma máquina especial, onde ocorre a formação de uma barra retangular. Por

último, realiza-se a produção do vergalhão com 8,0 mm de diâmetro através de

sucessivos estiramentos da barra. Na última fase desse processo, a superfície

desse material apresenta-se bastante oxidada, sendo necessário sua

decapagem, lavagem e proteção para se ter qualidade superficial adequada. O

vergalhão, que é comercializado na forma de uma bobina de espiras, destina-

36

se à fabricação de condutores elétricos, sendo aplicado em larga escala na

produção de eletroeletrônicos, telefonia, telecomunicações, na construção civil,

na indústria automobilística e no segmento de informática. Os processos são

controlados por análises químicas e físicas realizadas em laboratórios próprios.

4.2 BALANÇO HÍDRICO DA METALURGIA

Conforme descrito anteriormente, a metalurgia é formada por quatro

importantes unidades de processo: Fundição, Planta de Ácido Sulfúrico,

Eletrólise e Laminação, sendo que todas contêm várias operações unitárias,

que fazem uso intensivo de água. Para auxiliar o controle dos processos e

qualidade dos produtos, a empresa conta com um Laboratório Central, que

cobre todas as suas necessidades.

No Anexo B, apresenta-se uma apuração recente do balanço hídrico

da metalurgia. Este balanço é apenas uma boa aproximação da média de água

consumida nas unidades de processo e está ajustada pelas medições das

entradas e saídas gerais, em função das medições da água captada e do

efluente descartado serem considerados mais confiáveis. Na Figura 3 abaixo,

representa-se a síntese do balanço. O volume captado de água está em torno

de 350m3/h, enquanto a saída do efluente geral da metalurgia é de cerca de

200m3/h. Descontada a água de chuva, tem-se 117m3/h como a água que

efetivamente sai para efluentes, do total da água captada. Portanto, entre

perdas e evaporação há um total de cerca de 233m3/h, sendo uma boa parte

deste volume liberado para atmosfera pelas torres de resfriamento.

37

Figura 3 – Diagrama do balanço hídrico geral da metalurgia

1 - Água captada = 350 m3/h

2 - Água de chuva = 83 m3/h

3 e 4 - Água evaporada / infiltrada = 233 m3/h

5 - Efluente geral = 200 m3/h

4.3 SELEÇÃO DOS PROCESSOS

Considerando o prazo, os recursos e as limitações de informações

disponíveis para a execução deste estudo, verificou-se que não se poderia

cobrir integralmente o complexo metalúrgico. Portanto, para fins desta

pesquisa, selecionou-se três dessas unidades, objetivando-se buscar

integração interprocessos. A seleção das unidades baseou-se no melhor

conhecimento dos processos por parte do autor e na facilidade que se teria

para as medições, assim como disponibilidade de informações de vazões nos

limites de baterias dessas unidades e de análises químicas para o

monitoramento da rotina operacional. Dadas essas premissas, selecionou-se a

unidade de Eletrólise, a unidade de Laminação e o Laboratório. Além disso,

considerou-se estudar a captação e formas de utilização da água de chuva,

visto que o complexo metalúrgico possui algumas unidades com grandes

extensões cobertas.

METALURGIA1

2 3

5

4

38

4.4 DIAGRAMAS DE USO DA ÁGUA

Os diagramas de uso da água das unidades selecionadas foram

montados a partir de informações recentes das operações dos processos. Os

dados mais confiáveis foram obtidos de médias históricas de totalizadores e

por aproximações em algumas operações unitárias, fundamentadas pelos

dados de projetos, balanços e pela experiência dos técnicos que lidam com a

operação. Não se formatou um diagrama e nem um balanço para o

Laboratório, dadas as dificuldades que se teria para avaliar toda a malha de

utilização de água. As informações de balanço dessa unidade foram retiradas

de um documento interno da empresa datado de 1998. Esta unidade não tem

um totalizador em seu limite de bateria. Apenas para ilustrar as oportunidades,

selecionou-se quatro fontes de água, nas quais foram determinadas suas

vazões e qualidades, estudadas formas de reutilização e o retorno econômico e

ambiental.

4.4.1 Diagrama de uso da água na Eletrólise

Um levantamento de usos da água na Eletrólise foi efetuado em

2001 para um estudo da cobertura das cubas eletrolíticas (BRAVO e SILVA,

2002). Como para o referido estudo não foi necessária a verificação de todas

as entradas e saídas de água do processo, mas somente aquelas correntes

que interferiam no balanço de interesse, necessitou-se completá-lo com o

restante das informações para o estudo ora realizado. Naquele estudo ficaram

sem avaliações as vazões de água que entram e saem de alguns

equipamentos, como a água de resfriamento para os condensadores dos

evaporadores do sistema de retirada de níquel do eletrólito e a água de

resfriamento das bombas de vácuo da unidade de purificação do eletrólito,

além do balanço material da torre de resfriamento.

O diagrama apresentado na Figura 4 apresenta um resumo do

balanço hídrico do processo dessa unidade. Do total de água alimentada na

unidade, em suas diversas formas, têm-se as seguintes frações: 31,28% são

evaporadas no processo; 12,98% vão para a UTE; 37,76% saem na forma de

evaporação e perdas na torre de resfriamento; 16,04% retornam para a

39

caldeira como condensado puro. Conforme se pode ver no diagrama mais

completo do Anexo C, essa unidade faz um reuso bem acentuado do

condensado, aproveitando-o nas operações de lavagem e enviando-o para a

caldeira. De qualquer forma, o volume de água utilizado é bem expressivo e

somente vai reduzir com a cobertura das cubas eletrolíticas (BRAVO e SILVA,

2002) e com os outros reusos identificados neste trabalho.

Figura 4 – Diagrama do balanço hídrico geral da Eletrólise

1 - Água alimentada na unidade = 27,27 m3/h

2 - Água evaporada no processo = 8,70 m3/h

3 - Efluente líquido para UTE = 3,61 m3/h

4 - Condensado para caldeira = 4,46 m3/h

5 - Água evaporada na TR = 4,80 m3/h

6 - Efluente da TR = 5,70 m3/h

4.4.2 Diagrama de uso da água na Laminação

O diagrama simplificado da Figura 5 apresenta dados de entrada e

saídas de água da Laminação. A água, na maioria dos casos, é utilizada para

resfriar e/ou lubrificar, em operações de lavagem e para composição de

soluções/emulsões. Conforme se pode observar, algumas vazões não estão

anotadas, porque não se teve condição de avaliação para esta pesquisa. No

entanto, as vazões de alguns pontos que interessavam para os objetivos deste

ELETRÓLISE 1

2

3

5

4

TR

6

1

40

trabalho foram verificadas. Do total da água alimentada na Laminação, sendo

100% água industrial/potável, 52,11% são destinados para as torres de

resfriamento e 47,89% vão para os processos. Para efeito desta pesquisa,

avaliou-se um processo que utiliza cerca de 50% dos 47,89% utilizados em

suas operações unitárias. No Anexo D, pode-se ver um diagrama de utilização

de água mais detalhado dessa unidade de processo.

Figura 5 – Diagrama do balanço hídrico geral da Laminação

1 - Água alimentada na unidade = 37,60 m3/h

2 - Água evaporada no processo ?

3 - Efluente do processo selecionado para UTE = 13,30 m3/h

4 - Outros efluentes ?

5 - Água evaporada na TR = 14,30 m3/h

6 - Água efluente da TR = 4,20 m3/h

LAMINAÇÃO 1

2

3

5

4

TR

6

1

41

4.5 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NO LABORATÓRIO

O Laboratório é uma unidade operacional que consome, em suas

diversas atividades, cerca de 3,0m3/h de água industrial e 2,0 m3/h de água

desmineralizada, conforme informação retirada de um relatório interno da

empresa (1998). Estas se apresentam com pelo menos três funções principais:

lavagem de vidrarias, resfriamentos diversos, composição de soluções

diversas e higiene humana. Para efeitos das avaliações deste trabalho, foram

selecionados o APARELHO DE RAIOS X , o DESTILADOR DE ÁGUA, os

aparelhos denominados LECO e o aparato para REFLUXO que processa a

digestão para análise da DQO.

4.5.1 APARELHO DE RAIOS X

A análise por espectrometria de raios X determina vários elementos

nas amostras de ânodos, escória, matte e blend. A emissão dos raios X é um

processo que ocorre com liberação de calor, sendo necessário o resfriamento

do dispositivo emissor dos raios. O resfriamento é realizado por um sistema

primário de água deionizada, que por seu turno é resfriada externamente por

água industrial/potável. São necessários cerca de 480L/h de água a 25oC para

essa finalidade. Essa água não entra em contado com contaminantes e, após a

sua utilização, é descartada para a rede pluvial sem sofrer qualquer alteração

química, devido à ausência de contato. Neste processo de resfriamento a

temperatura da água se eleva de 25oC para 30oC. Foi relatado que o

APARELHO DE RAIOS X sofre alguns desarmes por aquecimento no horário

da saída do pessoal do turno administrativo, provavelmente porque há uma

maior demanda de água para a higiene humana, o que faz cair a pressão da

rede de água do prédio do Laboratório. Durante a determinação da vazão da

água do aparelho, pode-se verificar que a água apresentava-se com a

aparência cristalina.

42

4.5.2 DESTILADOR DE ÁGUA

Um outro consumo identificado no Laboratório é o da água de

condensação do destilador. Este equipamento produz em média 90 litros de

água destilada por dia para atender as demandas por esse tipo de água. A

condensação da água destilada acontece por meio da passagem de água

industrial/potável à temperatura ambiente em uma camisa do condensador.

Esta água, na vazão de 270 litros por hora passa uma única vez e é descartada

para a rede pluvial, sem sofrer qualquer tipo de modificação na sua

composição. A taxa de utilização do equipamento é de 50%, correspondendo a

uma vazão média de 135 litros por hora, com temperatura de 40 oC. A vazão

praticamente não se altera, em função de se operar com uma mesma abertura

de válvula da linha de admissão de água. Durante as verificações de vazão,

pode-se observar que a água apresentava-se limpa, não se notando presença

visível de sólidos em suspensão.

4.5.3 Aparelho LECO

O LECO é um aparelho utilizado para a determinação de enxofre e

oxigênio, principalmente nas amostras de vergalhão de cobre. O processo no

aparelho exige o resfriamento por água e ar. O equipamento funciona

subordinado à operação da Laminação, portanto, sua taxa de utilização

operacional se assemelha à da Laminação, que é em média de 86%. O

consumo nominal por aparelho é de 2L/min e 4L/min, sendo o que consome

mais é a versão mais nova. Na avaliação prática da vazão de água utilizada,

contabilizou-se o consumo médio durante a operação de 2,2L/min para os dois

equipamentos, correspondendo a um consumo efetivo de 1,892L/min ou

113,52L/h. Esta água entra com a temperatura em torno de 25oC e sai a 27oC,

sem modificação alguma de suas características químicas. A água é enviada

para a rede pluvial. Não se verificou presença de sólidos em suspensão por

inspeção visual.

43

4.5.4 Aparato para REFLUXO

O aparato para REFLUXO se constitui em um balão de vidro

interligado a um condensador também de vidro e utiliza água para

condensação dos vapores da solução que é digerida para a determinação da

DQO. O consumo é de 1L/min para a operação por 2,5 horas por dia,

resultando em uma vazão média de 6,25L/h. A água entra e sai do sistema

sem sofrer qualquer alteração química e vai para a UTE, porque sai pela pia.

Sua temperatura pode se elevar de 25oC até 27oC. Assim como nos outros

aparelhos estudados, não se verificou presença de sólidos suspensos por

inspeção visual.

4.5.5 Avaliação da vazão total de água descartada

A soma total da vazão média de água descartada é de 0,735m3/h

(480 L/h + 135 L/h + 113 L/h + 6 L/h). Os APARELHOS DE RAIOS X e LECO

operam com maior constância, enquanto os aparelhos de destilação e o

aparato para REFLUXO são mais irregulares. Dessa forma, esperam-se picos

de vazão de 0,882m3/h, quando entrar o destilador, ou de 0,672 m3/h, quando

entrar o aparato para REFLUXO, evidentemente quando combinados com os

dois aparelhos mais regulares. A máxima vazão será de 0,942m3/h, quando

todos os aparelhos estiverem operando.

4.5.6 Avaliação das formas para economia de água

Com exceção da água de condensação do aparato para REFLUXO,

todas as águas são enviadas para uma caixa subterrânea que está ligada ao

sistema de águas pluviais, que vai para a barragem do cobre e de lá para a

CETREL. A água do aparato para REFLUXO cai em uma pia do Laboratório e

de lá vai para a UTE, como todas as águas das pias dos laboratórios do prédio.

Algumas formas para a redução do consumo dessas águas foram

preliminarmente avaliadas e estão descritas a seguir:

• A princípio, aventou-se a hipótese de reutilização pura e simples na rede

de distribuição de água do laboratório, considerando instalar uma

44

pequena cisterna com uma bomba que teria a linha de recalque

interligada à rede de água potável do Laboratório. Um contraponto

dessa idéia é o fato de que a rede de distribuição serve água potável

para os bebedouros instalados no local e também é utilizada para

banho. Portanto, apesar de não terem sido encontradas razões para

supor prováveis contaminações dessas águas, por medida de

segurança, não se continuou com o aprofundamento dessa idéia;

• O direcionamento dessas águas para uso nos vasos sanitários dos

banheiros do laboratório ou dos banheiros dos prédios vizinhos ao

Laboratório pareceu uma boa solução de reuso. No entanto, ao se

avaliar a provável demanda no Laboratório, verificou-se que o consumo

diário estaria muito aquém da quantidade de água ofertada por essas

fontes juntas. Conforme a Tabela 1, o consumo diário no Laboratório,

onde trabalham 37 pessoas no horário administrativo e 9 pessoas em

cada turno noturno de 8 horas, é de 1.650 litros, enquanto a oferta seria

de 17.630 litros. Mesmo que uma determinada quantidade dessa água

pudesse ser utilizada nas pias dos laboratórios, ainda assim sobraria

água para reuso. A utilização nos vasos sanitários dos banheiros dos

prédios vizinhos também poderia ser uma opção. Mas, o fato de se

constatar um relativo baixo consumo nessa aplicação no prédio do

Laboratório desencorajou a avaliação para os outros dois prédios

vizinhos, que contaria com público menor ou no máximo igual ao do

prédio do Laboratório. Adicionalmente, a malha de distribuição e as

instalações dos acessórios para operação e controle (retenções,

válvulas, etc) inviabilizaria economicamente o projeto. Além disso, a

utilização dessa água, que apresenta qualidade praticamente potável,

em vasos sanitários contraria o princípio de “substituição de fontes”, que

estabelece que nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para

usos que tolerem água de qualidade inferior;

• Uma outra alternativa seria a de se coletar a água utilizada no

APARELHO DE RAIOS X em uma cisterna, bombeá-la para um tanque

instalado a uma determinada altura, que tivesse características de uma

torre de resfriamento, que seria refrigerada com a passagem natural do

ar, e de lá a água seria distribuída para os outros aparelhos e outros

45

usos, com reciclo ou não para a cisterna. A contraposição a essa idéia é

o fato de que a água teria que ser necessariamente tratada, para se

evitar o acúmulo de sólidos e o desenvolvimento de algas e bactérias na

torre de resfriamento, mesmo sendo apenas um projeto rudimentar.

Além disso, boa parte da água limpa seria, de qualquer maneira,

descartada para a rede pluvial;

• Os efluentes desses aparelhos poderiam servir de água de reposição

das torres de resfriamento do sistema de refrigeração. As torres se

encontram a cerca de 150 metros do ponto previsto de coleta dessas

águas e funcionam o tempo todo, o que se constituiria em um ponto de

demanda constante, que é bastante favorável ao reuso. Além disso, o

comprimento do trajeto e a simples transferência já reduziria a

temperatura da água efluente do Laboratório.

Tabela 1 – Consumo de água nos vasos sanitários do Laboratório

Turma Pessoas Total (L/dia) ADM 37 1.110

Turnos noturnos 18 540 1.650

Dados: 3 descargas/pessoa/dia e 10 litros por descarga, representando um

volume diário por pessoa de 30 litros.

A avaliação preliminar recomendou optar por estudar a utilização

dessas águas como água de reposição das torres de resfriamento do sistema

de refrigeração. Este sistema utiliza duas torres do tipo “Alpinas” para o

arrefecimento da água de condensação da unidade de refrigeração, sendo esta

água recirculada pela rede hidráulica por meio de bombas centrífugas. As

torres operam com um ventilador de pás múltiplas e um motor de 5HP de 6

pólos. As bacias das torres são interligadas e o retorno da água quente é

subdividido em dois, alimentando igualmente as duas. As torres apresentam

comprimento de 2.950mm, largura de 2.950mm e altura de 4.910mm.

46

A Tabela 2 mostra as condições de projeto e operacionais das torres

de resfriamento:

Tabela 2 – Dados de projeto e operação das torres de resfriamento Dados do projeto: Vazão total 102,0 m3/h Volume estático 18,0 m3

Temperatura da água nas entradas das torres 35,0 oC Temperatura da água nas saídas das torres 29,4 oC Temperatura de bulbo úmido 26,1 oC Consumo máximo de água esperado 2,0 m3/h Dados de operação: Temperatura da água nas entradas das torres 28,0 oC Temperatura da água nas saídas das torres 25,0 oC Evaporação 0,7 m3/h Perdas líquidas 0,3 m3/h Ciclo de concentração médio 5,0

Verifica-se que o volume de água de reposição da torre, água

evaporada mais perdas líquidas, de 1,0m3/h, é um pouco superior ao volume

médio do efluente que se está propondo reutilizar (0,73m3/h). Uma avaliação

bem simples das capacidades térmicas especificadas no projeto, na condição

operacional atual e na condição proposta, revela que as torres podem

perfeitamente absorver a carga de calor extra que virá com o aproveitamento

do efluente para água de reposição, conforme demonstrado abaixo:

47

Avaliação da carga térmica do projeto (Q1)

Considerando as condições de vazão de alimentação e as

temperaturas das águas de entrada e saída da torre de resfriamento, conforme

apresentado na Tabela 2, calcula-se a quantidade de calor que a torre de

resfriamento foi projetada para retirar da água proveniente do sistema de

geração de água gelada, aplicando-se a equação Q = M x Cp x (Te – Ts), onde

Q = quantidade de calor existente na água;

M = massa de água que entra na torre de resfriamento;

Cp = Capacidade calorífica da água;

Te = temperatura da água que entra na torre de resfriamento (água quente);

Ts = temperatura da água que sai da torre de resfriamento (água fria).

Para:

M = 102.000 Kg / h

Cp = 1,0 Kcal / kg oC

Te = 35,0 oC

Ts = 29,4 oC

Tem-se:

Q1 = 102.000kg/h x 1,0Kcal/kg oC x (35,0 – 29,4) oC = 571.200Kcal/h

Avaliação da carga térmica operacional atual (Q2)

Selecionando-se as condições praticadas atualmente, onde:

M = 102.000 Kg / h

Cp = 1,0 Kcal / kg oC

Te = 28,0 oC

Ts = 25,0 oC

Tem-se:

Q2 = 102.000kg/h x 1,0Kcal/kg oC x (28,0 – 25,0) oC = 306.000Kcal/h

48

Obs.: a vazão mássica da água que re-circula no sistema não foi medida. No

entanto, constatou-se que todas as condições/dimensões estabelecidas nos

projetos dos equipamentos (bombas e tubulação) mantiveram-se inalteradas.

Além disso, a pressão na linha de transferência do sistema de água gelada

para a torre de resfriamento ainda é a mesma que foi considerada no projeto.

Portanto, dadas essas verificações, considerou-se que a vazão é

aproximadamente àquela considerada no projeto.

Avaliação da carga térmica adicionada para a condição proposta (Q3)

A carga térmica adicional será aquela da água efluente menos a

carga térmica da água de reposição utilizada atualmente, que apresenta

temperatura de 25,0 oC, para a mesma massa de água que será substituída.

Para:

M = 0,73 Kg / h

Cp = 1,0 Kcal / kg oC

Te = 31,3 oC

Ts = 25,0 oC

Tem-se:

Q3 = 0,73 m3/h x 1.000kg/m3 x 1,0Kcal/kg oC x (31,3 – 25,0) oC = 4.628,2Kcal/h

Portanto, será adicionada uma carga térmica de 4.628,2 Kcal/h a um

sistema que foi projetado para operar com 571.200Kcal/h e que opera

atualmente retirando cerca de 306.000Kcal/h da água quente. Portanto, não há

dúvidas de que o sistema está plenamente capacitado para utilizar a água

efluente do Laboratório, tanto nos aspecto de volume e qualidade quanto no

aspecto térmico.

Conforme apresentado na Figura 6, as águas das quatro origens

deverão ser direcionadas por gravidade para uma nova caixa de coleta, tipo

uma cisterna, na área externa do Laboratório, perto da caixa atual, e de lá a

água, com uma temperatura média de 31,34 oC, deverá ser bombeada para

compor a reposição de água das torres de resfriamento, entrando pela parte

49

superior dessas. A nova caixa de coleta desses efluentes deverá ser adaptada

para garantir a qualidade da água de realimentação e a sua operacionalidade.

Deve ser previsto um tubo de transbordo da cisterna com ligação para a caixa

de águas pluviais, de forma que em eventuais falhas da bomba possam evitar

alagamentos nessa área e o funcionamento da bomba deve ser interrompido

ou acionado por meio de um comando por bóia de polipropileno com

chaveamento elétrico, conforme é amplamente utilizado. O sistema de

reposição de água instalado atualmente nas torres deve estar preparado para

fornecer a quantidade total de água de reposição em caso de falha da bomba

do efluente. Portanto, as bóias instaladas nas bacias das torres devem

permanecer em bom estado de conservação. A linha que ligaria a cisterna às

torres poderia ser instalada um pouco abaixo do chão (cota negativa), pois uma

boa parte do percurso é constituída por jardins.

Figura 6 – Desenho esquemático do reuso da água do Laboratório

1 - Destilador de água 2 - Aparelho de raios x 3 - Aparato para refluxo 4 - Aparelhos LECO 5 - Caixa de coleta de água para reuso 6 - Torres de resfriamento

1

2

3

4

5

ALA I ALA II

6

PRÉDIO DO LABORATÓRIO

50

4.5.7 Investimentos

Pelo o que se apurou, seriam necessários os investimentos listados

na Tabela 3. Os valores são aproximações e refletem os preços praticados no

mercado local.

Tabela 3 – Planilha de investimentos Investimentos (R$) Projeto: 2.000,00 Equipamentos e materiais: Caixa de coleta de efluentes de 1.000 litros 1.000,00 Bomba vertical (1,0m3/h) 1.250,00 Linha de PVC ¾” para transferência da água (200m de tubos) 500,00 Acessórios (joelhos, luvas, válvulas, etc) 500,00 Sensor de nível e comando ON/OFF para ligar/desligar a bomba 500,00 Instalação/montagem: Direcionamento da água do REFLUXO para a caixa de coleta 400,00 Direcionamento da água do aparelho LECO para a caixa de coleta 400,00 Instalação da bomba 600,00 Instalação da linha de PVC 800,00 SUBTOTAL 7.950,00 Contingências (10%) 795,00 TOTAL 8.745,00

4.5.8 Custos das águas efluentes

A água, após seu uso nas unidades operacionais, pode seguir dois

caminhos distintos: se apresentar um padrão de contaminação impróprio para o

descarte, será direcionada para a estação de tratamento de efluentes (UTE) e

de lá seguirá para reuso ou para a CETREL; se apresentar padrões adequados

para descarte, será enviada diretamente para a CETREL. Portanto, a depender

da qualidade da água, seu custo total poderá ser composto incluindo o

tratamento na UTE ou não. Assim, o custo da água utilizada pode ser

composto das seguintes formas:

51

• custo de captação e tratamento, mais o custo de descarte para a CETREL ;

• ou custo de captação e tratamento, mais custo de tratamento na UTE, mais

o custo de descarte para a CETREL.

4.5.9 Custos unitários

A Tabela 4 apresenta os principais custos unitários envolvidos,

fornecidos pelas divisões responsáveis pelas operações: DIUTI e DISULF.

Tabela 4 – Custos unitários relacionados à água

Item Custo (R$/m3)

Custo de captação da água industrial (1) 0,0934 Custo de tratamento na UTE (2) 0,1029 Custo de disposição na CETREL (3) 0,4181 Custo de tratamento da água nas torres (4) 0,4730

Observações:

(1) Considerado o valor fornecido pela DIUTI de R$0,075/m3, apurado no

período de jan a mai/00 e corrigido pela inflação (IGP-DI) de 5,35%

(metade do ano de 2000), 10,5% em 2001 e 7,0% em 2002;

(2) Simbolicamente, adotou-se o valor de R$0,1029/m3, que representa 1%

do valor calculado pela DISULF para o tratamento do efluente ácido. O

excesso da água na UTE prejudica as operações, por reduzir o tempo

de residência do efluente no sistema, aumentando o custo operacional

como um todo, por conseqüência;

(3) Informado pela DIUTI em 20/12/2002;

(4) Considerado o valor de R$0,38/m3, corrigido pelos mesmos índices de

inflação aplicados à água industrial.

4.5.10 Custo da água descartada (CAD)

A Tabela 5 abaixo apresenta a soma dos custos a que cada efluente

está sujeito na situação atual e o somatório para os quatro efluentes. Na

52

verdade, pode-se verificar que o impacto do custo de tratamento na UTE é

mínimo, pois a contribuição para o custo total viria apenas do efluente do

REFLUXO, que apresenta o menor volume.

Tabela 5 – Composição dos custos para cada tipo de efluente Origem da

água Temperatura

da água

Volume anual

Custo da água

industrial

Custo de tratamento

na UTE

Custo CETREL

Custo total por ponto de consumo

oC m3 R$/ano R$/ano R$/ano R$/ano Raios X 30 4.147,20 387,35 - 1.733,94 2.121,29 LECO 27 980,81 91,61 - 410,08 501,69 Destilador 40 1.166,40 108,94 - 487,67 596,61 REFLUXO 27 54,00 5,04 5,55 22,58 33,17 TOTAL 6.348,81 592,94 5,55 2.654,27 3.252,76

4.5.11 Custo operacional de reuso da água (CORA)

Considera-se como custo de reuso da água para a utilização

proposta o custo com a energia elétrica para seu bombeamento para a torre e

com a manutenção da bomba. No fluxo de caixa que deve ser montado, as

entradas (receitas) serão representadas pelo o que se vai economizar com

volume de água que deixa de ser descartado. As saídas (despesas) são

representadas pelo gasto com a energia elétrica a ser consumida e as

despesas de manutenção da bomba e instalações.

Para o caso da manutenção da bomba, considerou-se 3% ao ano

sobre o valor atual do equipamento, resultando em R$37,50/ano. O custo com

energia será de R$79,21/ano, baseado em um motor de 0,25CV e custo médio

da energia elétrica de R$0,04986/KWh. O custo total seria de R$116,71/ano.

53

4.5.12 Resultados da avaliação econômica do investimento

No Anexo E, pode-se verificar o fluxo de caixa montado para a

avaliação do investimento. Conforme os cálculos, o retorno do investimento

dar-se-ia em 2 anos e 9 meses, portanto cerca da metade daquele tomado

como referência de 5 anos. A TIR será de 34,14%, portanto, acima daquela

tomada como referência ou padrão de aceitação de 25%.

4.6 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NA ELETRÓLISE

A Eletrólise é uma grande usuária de água na metalurgia, devido,

principalmente, à necessidade de reposição de água perdida na evaporação,

causada pelo aquecimento do eletrólito, que deve ser mantido em uma

determinada faixa de temperatura que beneficie sua condutividade elétrica. A

Figura 7 apresenta um diagrama do processo da Eletrólise. A área focada

neste trabalho é a da purificação do eletrólito, onde são retirados do eletrólito

principalmente cobre, arsênio, níquel, antimônio e bismuto.

Figura 7 – Diagrama de processo da Eletrólise

PRODUÇÃO DE CHAPAS DE PARTIDA DE

COBRE

PRODUÇÃO DE CÁTODOS

PREPARAÇÃO DOS ÂNODOS DE

COBRE

CÁTODOS DE COBRE PARA

LAMINAÇÃO OU VENDA

SUCATAS DE COBRE PARA A

FUNDIÇÃO

TRATAMENTO DA LAMA ANÓDICA

LAMA ANÓDICA E TELURETO DE

COBRE

PURIFICAÇÃO DO ELETRÓLITO

SUCATAS DE COBRE E LAMA DE

COBRE PARA FUNDIÇÃO

SULFATO DE NÍQUEL

BIHIDRATADO PARA VENDA

EFLUENTE LÍQUIDO

ELET

RÓ

LITO ELETRÓLITO

ÂNODOSCHAPAS DE PARTIDA

LAMA ANÓDICA + ELETRÓLITO

54

Um estudo para a cobertura das cubas eletrolíticas com tecido de

poliéster foi realizado (BRAVO e SILVA, 2002), sendo assunto de uma

monografia do Curso de Especialização em Tecnologias Limpas da Escola

Politécnica da Universidade Federal da Bahia. O estudo apontou a

possibilidade de se cobrir as cubas, mantendo-se o controle do inventário de

líquidos no sistema, com uma redução de cerca de 40%da vazão de água

utilizado na operação. O estudo também apontou como sobrepujar o problema

da degradação de um dos aditivos, acelerada pela maior conservação do calor

nas cubas. Como resultados adicionais significativos esperados, ter-se-iam:

redução do consumo de vapor com a conseqüente redução da queima de óleo

combustível na caldeira auxiliar, gerando uma economia estimada em cerca de

R$500.000,00/ano, com base no ano de 2001; redução da exposição dos

trabalhadores aos vapores ácidos emanados pela evaporação da água do

eletrólito. Este trabalho, no entanto, não abrangeu alguns equipamentos ou

sistemas que não interferiam no controle do volume estático de líquidos dessa

unidade de processo, embora fossem percebidas algumas nuances de

desperdícios. Essas unidades passaram a ser assunto de estudo neste

trabalho e estão representadas no diagrama da Figura 8 abaixo. Os

equipamentos focados neste trabalho são: a bomba de vácuo que serve ao

filtro caixa que separa a lama de cobre no processo de retirada de arsênio do

eletrólito e as bombas de vácuo que servem aos evaporadores que concentram

o eletrólito (já sem o cobre e parte do arsênio) para a recuperação de níquel,

na forma de sulfato de níquel dihidratado.

55

Figura 8 – Diagrama do processo de purificação do eletrólito

4.6.1 Bombas de vácuo dos evaporadores

Conforme apresentado no diagrama da Figura 9, o processo de

recuperação de níquel, através da evaporação da água do eletrólito e

precipitação do sulfato formado, é conduzido sob vácuo em evaporador de

circulação forçada, de forma que se possa trabalhar com maior rendimento

térmico e com uma temperatura mais baixa, que reduz a corrosividade que o

ácido sulfúrico apresenta em altas concentrações e em altas temperaturas.

Mesmo assim, o material usado no corpo do evaporador de aço carbono é um

tijolo antiácido e todos os acessórios do sistema utilizam materiais resistentes

ao ácido sulfúrico, incluindo o trocador de calor que utiliza tubos de grafite.

P RODUÇÃ O DE CÁ TODOS

P RIM E IRA RE TIRA DA DE

COB RE DO E LE TRÓLITO

S UCA TA S DE COB RE P A RA

FUNDIÇÃ O

S ULFA TO DE NÍQUE L P A RA

V E NDA

RE TIRA DA DE COB RE E A RS E NIO

ELET

RÓ

LITO

E LE TRÓLITO

E LE TRÓLITO

RE TIRA DA DE NÍQUE L

S UCA TA S DE COB RE E

RE S ÍDUOS P A RA FUNDIÇÃ O

E FLUE NTELÍQUIDO

E LE TRÓLITO

56

Figura 9 – Diagrama do sistema de retirada de níquel do eletrólito

As bombas de vácuo retiram o ar do sistema de evaporação,

passando por um silenciador, que tem a função de reduzir o ruído no local de

trabalho, como a própria denominação sugere. O silenciador é alimentado por

um fluxo contínuo de água de resfriamento, sendo o objetivo original o de

promover a condensação do líquido trazido junto com o ar pela bomba de

vácuo, para evitar a formação de gotículas de ácido em sua liberação para a

atmosfera. Escolheu-se a água da torre de resfriamento para a refrigeração

tanto da bomba de vácuo, que funciona pelo princípio do anel líquido, quanto

para o silenciador. A vazão estabelecida no projeto para a água de

resfriamento de cada bomba de vácuo é de 3,0m3/h. Tanto as águas de

resfriamento das bombas de vácuo quanto as que são alimentadas no

silenciador, mais o condensado formado neste, são drenadas para uma linha

de dreno e enviadas para a UTE, portanto, não retornam para a torre de

resfriamento.

As medições na área estão indicadas na Tabela 6. Como a

substância que deveria estar mais acentuadamente presente no ar aspirado

pelas bombas de vácuo deveria ser o ácido sulfúrico, devido à sua alta

concentração na solução do corpo do evaporador, escolheu-se verificar

inicialmente o pH, que é um método que denunciaria imediatamente a

presença de ácido arrastado pelo ar. Conforme pode ser verificado, o pH da

água na bacia da torre de resfriamento apresenta um valor apenas levemente

CONDENSAÇÃO DOS VAPORES

EVAPORAÇÃO / CRISTALIZAÇÃO DO

SULFATO DE NÍQUEL

BOMBAS DE VÁCUO

SULFATO DE NÍQUEL PARA

VENDA

SEPARAÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO

VAPOR

SOLUÇÃO

EFLUENTELÍQUIDO

PARA A UTE

SOLUÇÃO-MÃE

ÁGUA FRIA DA TR ÁGUA QUENTE PARA TR

VAPOR CONDENSADO

ÁGUA FRIA DA TR ÁGUA QUENTE PARA UTE

SILENCIADOR

GÁS PARA A ATMOSFERA

ÁGUA FRIA DA TR ÁGUA PARA UTE

ELETRÓLITO

57

superior ao daquele encontrado na água do silenciador, o que determina,

embora não expressamente, o arraste de uma pequena quantidade de ácido

pelo ar succionado.

Além das determinações de pH em amostras das águas das bombas

de vácuo dos evaporadores e da torre de resfriamento (TR-682-03), foram

realizadas análises químicas de contaminantes típicos do processo em ambos

os pontos de interesse, para que se pudesse verificar em que níveis poderiam

estar esses contaminantes. Conforme pode ser observado na Tabela 7, as

variações das concentrações dos contaminantes se dão na mesma escala em

ambos os pontos. O arsênio responde pelos maiores valores de concentração

dos contaminantes nas águas das bombas de vácuo, uma vez que este é um

constituinte do eletrólito e alcança uma alta concentração nos evaporadores,

podendo chegar a 80g/l na água-mãe, o que justifica sua presença relevante no

ar arrastado pela bomba de vácuo. De qualquer forma, a simples verificação

nos resultados da água da torre de resfriamento mostra que há também um

certo convívio com essa impureza nesse equipamento, embora não se saiba de

que forma o arsênio é incorporado nessa água.

Conforme pode ser visto na Tabela 6, a vazão da água que sai da

bomba de vácuo e do silenciador é bastante irregular. Isto está relacionado

com o estado de conservação dos equipamentos e dos rotâmetros que indicam

a vazão de água adotada. Além disso, pode-se observar a válvula da água

aberta, mesmo quando a unidade está parada. Para se ter um valor

aproximado da vazão média de água que passa pelas bombas de vácuo e

pelos silenciadores, verificou-se os dados de volume diário de água de

reposição da torre de resfriamento da unidade (TR-682-03) de agosto de 2002

informados pela DIUTI. A diferença de vazão de água de reposição da torre de

resfriamento com a área operando e não operando foi de 4,6m3/h, o que se

aproxima um pouco das condições recomendadas em projeto que é de 3,0m3/h

para cada bomba, totalizando 6,0m3/h.

58

Tabela 6 – Medições nas bombas de vácuo dos evaporadores

Data Hora Volume (l)

Tempo (s)

Vazão (m3/h)

pH pH AGR

Condições operacionais dos Separadores

15/10/02 16:20 1,0 1,6 2,25 7,79 - Planta parada. 16/10/02 11:00 - - - 7,87 7,99 Em operação SEP-01 17/10/02 10:00 1,2 1,04 4,15 7,80 7,88 Em operação SEP-01 18/10/02 10:30 1,2 14,3 0,30 7,68 8,02 Em operação SEP-01

Média 7,79 7,96 Tabela 7 – Qualidade da água efluente dos equipamentos

LOCAL Cu (ppm)

Ni (ppm)

Fe (ppm)

As (ppm)

TR-682-03 <0,10 <0,10 1,20 0,14

B-20/23 0,11 <0,10 1,30 1,77

TR-682-03 0,12 <0,10 <0,10 1,28

B-20/23 <0,10 <0,10 0,11 1,74

TR-682-03 <0,10 <0,10 0,51 0,14

B-20/23 0,14 <0,10 0,80 0,18

TR-682-03 0,12 <0,10 <0,10 0,08

B-20/23 <0,10 <0,10 <0,10 0,03

TR-682-03 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

B-20/23 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10 4.6.1.1 Avaliação das formas para economia de água

A razão para que as águas que passam por esses equipamentos não

retornem para a torre de resfriamento pode estar relacionada às grandes

deficiências iniciais do projeto, que ocasionavam sucessivos descontroles de

nível, deficiência na retirada do produto e aos grandes transtornos ocasionados

pelas quebras consecutivas dos tubos de grafite, devido aos choques térmicos.

A constatação disso é trazida pelos registros das modificações do projeto, uma

vez que foi necessário fazer a elevação do corpo do evaporador, para que a

nova altura barométrica permitisse a retirada de produto pela base do

59

equipamento. Além disso, o sistema apresentava deficiência de controle, que

operava comandado por um sistema analógico e não raramente poderia haver

grandes arrastes de ácido no ar extraído pelas bombas de vácuo. Atualmente,

o sistema conta com um sistema de controle digital mais confiável e o grande

problema de controle de nível foi melhorado, em função da adoção de um

indicador de nível do tipo radar. Vale ressaltar que atualmente o arraste de

grandes quantidades de ácido é considerado um evento raro. Para haver algum

tipo de inundação do condensador, que justifique o arraste de grande

quantidade de ácido pelo ar succionado pelas bombas de vácuo, antes já

deveriam ser percebidas pelo operador graves oscilações na indicação de

nível, queda da temperatura e indicação de anormalidades na pressão de

vácuo.

Em função dos valores medidos e das condições operacionais mais

favoráveis atualmente, recomenda-se o retorno das águas utilizadas nas

bombas de vácuo (B-563-20 e B-563-23) para a torre de resfriamento (TR-682-

03). Outras opções de reuso foram avaliadas, mas esbarraram em problemas

de logística e impropriedade da qualidade para reuso.

4.6.1.2 Investimentos

Embora se tenha uma linha de retorno da água de resfriamento para

a torre (TR-682-03) bem próxima ao local em que estão instaladas as bombas

de vácuo, não se pode assegurar que bastaria apenas interligar a linha de

saída das bombas de vácuo e silenciador a essa linha, porque a pressão pode

não ser suficiente, e parece não ser, para o fluxo seguir adiante. Uma

alternativa, já que a linha está no piso superior da área de processo, seria a de

direcionar este fluxo de água até o poço de retorno de água de resfriamento

localizado perto das baias dos retificadores, a cerca de 100 metros do local. A

Tabela 8 apresenta uma estimativa de investimento para esta opção. Não se

incluiu uma bomba na lista de investimentos pelo fato de haver quota suficiente

para o envio por gravidade.

60

Tabela 8 – Planilha de investimentos Investimentos Custo (R$) Projeto: 1.000,00 Equipamentos e materiais: Linha de PVC ¾” para transferência da água (100m de tubos) 250,00 Acessórios (joelhos, luvas, válvulas, etc) 500,00 Instalação/montagem: Instalação da linha de PVC 800,00 SUBTOTAL 2.550,00 Contingências (10%) 255,00 TOTAL 2.805,00 4.6.1.3 Custo da água descartada

Baseado nos custos unitários apresentados na Tabela 4, o custo

embutido nessa água descartada é a soma dos custos de captação, do custo

de tratamento na torre de resfriamento, do custo de tratamento na UTE e mais

o custo de descarte para a CETREL das águas das duas bombas. Para efeito

de padronização do consumo de água nessas bombas, será admitida a vazão

de água recomendada no projeto e não a operacional, que apresenta muitas

irregularidades.

Para:

No de bombas = 2

Vazão de água por bomba =3,0 m3/h

Taxa de Utilização da unidade (TU) de 01/00 a 05/01 = 0,67

Custo de captação = 0,0934 R$/m3

Custo de tratamento da água na torre de resfriamento = 0,4730 R$/m3

Custo de tratamento na UTE = 0,1029 R$/m3

Custo de descarte para a CETREL = 0,4181 R$/m3

61

Tem-se o seguinte custo anual:

2 x 3,0m3/h x 0,67 (TU) x (0,0934 + 0,4730 + 0,1029 + 0,4181) R$/m3 x 24h/dia

x 30 dias/mês x 12 meses/ano = R$37.768,45/ano.

Obs.: A vazão de 3,0m3/h de água para a bomba de vácuo está recomendada

no manual de operação da planta preparado pelo CEPED.

Este custo, portanto, representará a economia que se terá ao deixar

de descartar este efluente.

Os dados da TR-682-03 informados pela empresa contratada para o

tratamento das águas das torres de resfriamento são os seguintes: descarte de

5,7 m3/h; taxa de evaporação de 4,8 m3/h; ciclo de concentração de 1,85.

Segundos esses dados, a vazão de água de reposição é de 10,5m3/h. Nota-se

que o ciclo de concentração é muito baixo, representando maior consumo de

reagentes, ou desperdício de reagentes e baixa qualidade de proteção. Para se

ter um melhor entendimento disso, pode-se comparar a relação entre o volume

da água de reposição e o descarte desta torre de resfriamento com a relação à

encontrada na torre de resfriamento do sistema de refrigeração, que é uma

torre bem ajustada: nesta última, a relação é de 1,0/0,3 = 3,33 e na torre que

serve a Eletrólise a relação é de 10,5/5,7=1,84. Se estivesse sendo praticada a

mesma relação na torre da Eletrólise, guardadas as devidas diferenças nos

projetos de cada uma, ter-se-ia um descarte de 10,5/3,33 = 3,15m3/h. A

diferença de 5,7 – 3,15 = 2,55m3/h representa o excesso de descarte que esta

torre está submetida, devendo ser a vazão mais perto da real da água que está

sendo descartada pelas bombas de vácuo. Com essa avaliação, a vazão de

água de reposição da torre de resfriamento deverá cair de 10,5m3/h para cerca

de 7,95m3/h.

4.6.1.4 Custo operacional de reuso da água

Será considerado apenas o custo de recalque da água, ou seja, o

custo com energia elétrica, tomado como sendo aproximadamente 4 vezes o

62

custo apurado para o efluente do Laboratório. Dessa forma, ter-se-ia cerca de

300,00R$/ano.

4.6.2 Bomba de vácuo do filtro de lama cúprica

Na Figura 10, representa-se esquematicamente a bomba de vácuo

que é utilizada para reduzir o tempo de secagem da lama cúprica em um filtro

caixa. Esta lama é drenada periodicamente das cubas de retirada de cobre e

arsênio do eletrólito, meio pelo qual se faz a sua purificação. Após ocorrer a

passagem de quase a totalidade do eletrólito a ser filtrado, aciona-se a bomba

para completar a secagem. A bomba é refrigerada por água potável a uma taxa

média de 5,0m3/h. Esta água é enviada para um poço de dreno e as

verificações de vazão estão apresentadas na Tabela 9.

Figura 10 – Diagrama da separação da lama de cobre

Vale ressaltar que a água é admitida para a bomba sem controle da

vazão, uma vez que não há rotâmetro instalado.

Conforme pode ser verificado na Tabela 9, o pH da água na saída da

bomba é praticamente igual ao da água potável, que gira em torno desse valor.

Os resultados das análises químicas apresentados na Tabela 10 ratificam a

qualidade praticamente inalterada dessa água. As temperaturas das amostras

sempre estiveram em torno de 25oC, indicando não haver alteração da

temperatura de entrada, o que sugere que o volume de água utilizado seja

além do necessário.

SUCATAS DE COBRE PARA

FUNDIÇÃO

RETIRADA DE COBRE

E ARSENIO

ELETRÓLITO

RETIRADA DE NÍQUEL

FILTRO CAIXA

ELETRÓLITO

LAMA DE COBRE PARA

FUNDIÇÃO

BOMBA DE VÁCUO

ÁGUA

INDUSTRIAL / DESMI

ÁGUA PARA UTE

GÁS P/A ATM

63

Tabela 9 – Água utilizada na bomba de vácuo B-563-18

Data Hora Volume

(L) Tempo

(s) Vazão (m3/h) pH

15/10/02 16:10 42,5 29,43 5,20 7,02

16/10/02 11:00 42,5 30,19 5,07 7,59

17/10/02 10:00 42,5 31,30 4,89 7,54

18/10/02 10:30 42,5 31,54 4,85 7,53

18/11/02 15:30 42,5 30,22 5,06 7,41

MÉDIA 5,01 7,42

Tabela 10 – Análise química das águas da B-563-18 e TR-682-03

LOCAL Cu (ppm)

Ni (ppm)

Fe (ppm)

As (ppm)

TR-682-03 0,12 <0,10 <0,10 0,08

B-563-18 <0,10 <0,10 <0,10 0,07

TR-682-03 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

B-563-18 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

4.6.2.1 Avaliação das formas para economia de água

O primeiro passo para a racionalização do uso da água neste

equipamento seria o de se verificar a vazão de água especificada para a

bomba, no sentido de comparar a vazão de operação com a de projeto. Como

não se pode obter informações de projeto deste equipamento, partiu-se para

avaliações experimentais, resultando na constatação que se poderia praticar

vazões menores do que às praticadas costumeiramente.

O segundo passo seria o de se avaliar a oportunidade de se utilizar

esta água como água de reposição da torre de resfriamento (TR-682-03). Esta

opera com uma taxa de reposição de água considerada alta, dado o baixo ciclo

de concentração informado pela empresa que presta o serviço de controle das

torres de resfriamento na metalurgia. Mesmo quando estiver sendo praticado o

retorno da água utilizada nas bombas de vácuo B-563-20/23, a vazão de

64

reposição da torre de resfriamento cairia de cerca de 10,5m3/h para cerca de

7,95m3/h, o que possibilitaria plenamente a reutilização dessa água, reduzindo

a necessidade de reposição na torre com a sua própria linha de reposição. Vale

ressaltar que o retorno das águas das bombas de vácuo do evaporador para a

torre de resfriamento vai resultar em um novo ciclo de concentração e re-

adequação do seu balanço.

4.6.2.2 Investimentos

Para reutilizar essa água, será necessário reavaliar a capacidade da

bomba do poço de dreno da água de refrigeração que fica perto das baias dos

retificadores, uma vez que se está propondo enviar os 6,0m3/h das bombas

563-20/23 e os 5,0m3/h da B-563-18, perfazendo o total adicional nominal de

11,0m3/h. Além disso, será necessário fazer o encaminhamento da linha até o

poço da água de refrigeração, perto das baias dos retificadores. Recomenda-

se a instalação de um condutivímetro ou pHmetro, com alarme no painel, para

sinalização de aumento da condutividade ou redução brusca de pH, que

porventura possa ocorrer com as águas das bombas de vácuo. A Tabela 11

apresenta a planilha resumida da estimativa de investimentos necessários para

permitir a transferência dessas águas. O diagrama

Figura 11 – Diagrama do reuso das águas das bombas de vácuo

BOMBA DE VÁCUO DOS

EVAPORADORES

POÇO DE DRENO DA ÁGUA DE

REFRIGERAÇÃO

BOMBA DE VÁCUO DO FILTRO CAIXA

ÁGUA

INDUSTRIAL / DESMI

ÁGUA FRIA DA TR

ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO

DE OUTROS EQUIPAMENTOS

ÁGUA QUENTE

ÁGUA QUENTE

ÁGUA QUENTE P/A TR

ÁGUA FRIA DA TR

65

Tabela 11 – Planilha de investimentos Investimentos Custo (R$) Projeto: 2.900,00 Equipamentos e materiais: Bomba centrífuga horizontal (15,0m3/h) 10.000,00 Linha de PVC 1” para transferência da água (100m de tubos) 350,00 Acessórios (joelhos, luvas, válvulas, etc) 500,00 Sensor de nível e comando ON/OFF para ligar/desligar a bomba 500,00 Condutivímetro (unidade remota) 10.360,00 Instalação/montagem: Instalação da bomba 800,00 Instalação da linha de PVC 800,00 Instalação do condutivímetro 800,00 SUBTOTAL 27.010,00 Contingências (10%) 2.701,00 TOTAL 29.711,00

4.6.2.3 Custo da água descartada

Como se trata de água industrial/potável, seu custo é composto pelo

custo da captação/tratamento da água potável, mais o custo do tratamento na

UTE, mais o custo de disposição na CETREL. A taxa de utilização da bomba é

de cerca de 20% do tempo.

Para:

No de bombas = 1

Vazão de água por bomba =5,0 m3/h

Taxa de Utilização da unidade (TU) de 01/00 a 05/01 = 0,20

Custo de captação = 0,0934 R$/m3

Custo de tratamento na UTE = 0,1029 R$/m3

Custo de descarte para a CETREL = 0,4181 R$/m3

66

Tem-se o seguinte custo anual:

5,0m3/h x 0,20 x R$ (0,0934 + 0,1029 + 0,4181) /m3 x 24h/dia x 30dias/mês

x 12meses/ano = R$5.308,42 / ano

4.6.2.4 Custo operacional de reuso da água

O custo de reuso da água deve ser o relativo ao consumo da energia

elétrica para seu recalque, somado ao custo de manutenção da bomba e do

condutivímetro, estimado em 3% ao ano sobre os valores desses

equipamentos. Assim, em uma aproximação do que foi avaliado para a

B-563-20/23, o valor estimado para o gasto com energia seria de R$500,00 /

ano e o custo com manutenção de R$611,00 / ano, o que perfaz um total de

R$1.111,00 / ano.

4.6.2.5 Resultados da avaliação econômica

A Tabela 12 apresenta um resumo do que deverá ser investido, do

custo de descarte da água, do custo para reuso da água e dos indicadores de

resultados econômicos, como o tempo de retorno do investimento e a TIR,

conforme calculados no fluxo de caixa apresentado no Anexo F, para as

oportunidades verificadas na Eletrólise.

Tabela 12 – Resumo da avaliação econômica para a Eletrólise

Parâmetro Valor Investimentos R$32.516,00 Custo da água descartada R$43.076,87/ano Custo de reuso da água R$1.411,00/ano Tempo de retorno do investimento 9 meses Taxa Interna de Retorno 128,11%

67

4.7 AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES NA LAMINAÇÃO

O diagrama na Figura 12 apresenta a seqüência de processo na

Laminação. Esta unidade responde por um consumo de água de 37,6m3/h,

indicado pelo totalizador instalado em seu limite de bateria. Praticamente

metade dessa água (18,5 m3/h) é consumida nas duas torres de resfriamento

que servem os processos da unidade. A torre 4 tem parte da água evaporada

no próprio processo, devido ao contato com a superfície do cobre à elevada

temperatura. Da outra parte, 19,1 m3/h, cerca de 15,0 m3/h são efetivamente

utilizados no processo de decapagem e lavagem do vergalhão. Neste trabalho,

selecionou-se a unidade de decapagem/lavagem para verificar oportunidades

de racionalização do uso da água.

Figura 12 – Diagrama do processo da Laminação

F U S Ã O D O S C Á TO D O S

LIN G O TA M E N TO

C Á TO D O S

LA M IN A Ç Ã O / E S P IR A LA M E N TO

D E C A P A G E M D O V E R G A LH Ã O

LA V A G E M D O V E R G A LH Ã O

A P LIC A Ç Ã O D E A N TI-O XID A N TE

E M B A LA G E M

TO R R E D E R E S F R IA M E N TO

TO R R E D E R E S F R IA M E N TO

S O LU Ç Ã O D E D E C A P A G E M /

R E C U P E R A Ç Ã O D O C O B R E

C O B R E LÍQ U ID O

LIN G O TE

V E R G A LH Ã O

V E R G A LH Ã O

V E R G A LH Ã O

V E R G A LH Ã O

B O B IN A

Á G U A D E R E P O S IÇ Ã O

E V A P O R A Ç Ã O

E V A P O R A Ç Ã O

Á G U A D E R E P O S IÇ Ã O

Á G U A IN D U S TR IA L E F LU E N TE

68

A operação de decapagem é para efetuar a limpeza do vergalhão,

devido à formação do óxido de cobre em sua superfície durante o processo de

sua conformação. Para tal, a instalação conta com tanques de preparação e

armazenagem para soluções de ácido sulfúrico, com concentrações que

podem variar de 160 a 200g/l. Durante o processo de decapagem, é

necessário retirar o cobre da solução para evitar formação de cristais de sulfato

de cobre, que cria problemas nas bombas, tubos e bocais. Além disso, quanto

maior a concentração de cobre no processo menor o poder de decapagem da

solução ácida. A recuperação do cobre é realizada em duas cubas eletrolíticas

e o sistema é servido por um pequeno retificador de corrente de 3,0KA, que é

refrigerado com água na vazão de 2,5m3/h. Nessa unidade de processo,

denominada por electrowinning, a água é consumida na refrigeração do

retificador, na selagem de bombas centrífugas, na unidade de absorção de

ácido dos gases de exaustão da decapagem, na preparação da solução de

ácido para a decapagem e na lavagem do vergalhão para retirar o ácido

impregnado após a decapagem. Neste trabalho, separou-se a unidade de

decapagem em duas subunidades para melhorar a análise do problema e as

propostas de solução.

4.7.1 Unidade de electrowinning

As características das águas das bombas que operam no processo

electrowinning estão apresentadas nas Tabelas 13 e 14. A média geral do pH

das águas que saem dessas bombas foi de 7,19. Portanto muito próxima da

média da água de alimentação (água potável), que é de 7,23 (média de

abril/2002). Nessas amostras, não houve contaminação com cobre, que é um

componente que apresenta alta concentração nos fluídos bombeados. A água

que refrigera o retificador não foi analisada, porque, de acordo com o seu

projeto, não há possibilidades de contaminação.

69

Tabela 13 – Água de selagem das bombas do processo electrowinning

BOMBAS B-586-04 B-586-05 B-586-06 B-586-07

Vazão Vazão Vazão Vazão Data Hora

pH m3/h pH m3/h pH m3/h pH m3/h 02/10/02 11:30 7,30 0,05 7,40 0,23 7,30 0,11 7,10 0,10

03/10/02 09:15 7,24 0,06 7,14 0,13 7,24 0,11 7,11 0,10

03/10/02 15:10 7,28 - 7,25 - 7,18 - 7,22 -

15/10/02 14:50 6,77 0,06 6,90 0,04 7,15 0,11 7,97 0,06

17/10/02 11:20 - 0,06 7,10 0,07 6,94 0,06 7,00 0,06

Média 7,15 0,06 7,16 0,13 7,16 0,11 7,28 0,09

Média geral 7,19 0,35

Tabela 14 – Determinação de cobre na águas de selagem

AMOSTRA NO B-586-04 (ppm)

B-586-05 (ppm)

B-586-06 (ppm)

B-586-07 (ppm)

01 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

02 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

03 <0,10 <0,10 <0,10 <0,10

4.7.1.1 Avaliação das possibilidades de economia de água

Uma água com a qualidade apresentada acima poderia ser usada

como água de reposição na torre de resfriamento ou no próprio processo de

lavagem do vergalhão, conforme será apresentado adiante. No entanto, para

se assegurar de que não haveria grandes perturbações no controle da

qualidade dos pontos de usos citados, seria recomendado que as águas

coletadas passassem por um condutivímetro ou pHmetro, que determinaria o

aproveitamento ou não dessa água para faixa de condutividade considerada.

A água que resfria o retificador de corrente, na vazão de 2,5m3/h, é

uma água sem contaminação. No passado, tentou-se fazer sua reutilização na

torre de resfriamento, enviando-a por gravidade, porém a pressão na linha

70

provocou vazamentos no sistema de resfriamento interno do retificador, em

função da fragilidade das conexões das tubulações existentes e devido à

pressão exercida pela coluna d’água.

Em função dos aspectos da melhor logística e segurança para a

utilização dessas águas, a melhor escolha seria o de reuso em uma das torres

que atendem aos processos da Laminação, conforme ilustrado no diagrama da

Figura 13. O volume nominal total de água descartada é de (2,5 + 0,35) =

2,85m3/h, sendo que a água do retificador, que nunca se contaminaria,

representa cerca de 88% desse volume. Caso o dispositivo de controle com

pHmetro ou condutivímetro previsto nos investimentos falhasse, a fração

contaminada dificilmente desequilibraria fortemente a composição da água da

torre de resfriamento. Além disso, uma boa programação de manutenção das

bombas reduziria a probabilidade de falhas dos selos.

Figura 13 – Diagrama para reuso das águas da eletrorecuperação

Uma outra alternativa de redução do consumo de água de selagem

das bombas seria a do uso do pote de água de selagem, que fecha o circuito

de utilização da água de selagem. A água após passar pelo selo se aquece. Ao

entrar em um pote pressurizado, ocorre a perda do calor de vaporização por

um escape previamente dimensionado, fazendo com que esta se mantenha

com a temperatura adequada para a selagem. Esta alternativa não se

apresenta muito favorável devido ao valor do investimento frente ao pequeno

volume recuperado de água.

4.7.1.2 Investimentos

CUBAS DE ELETRÓLISE P/A

REMOVER COBRE

DECAPAGEM DO VERGALHÃO

TORRE DE RESFRIAMENTO

SOLUÇÃO COM COBRE

EVAPORAÇÃO

ÁGUA DE REPOSIÇÃO

RETIFICADOR DE CORRENTE ELÉTRICA

SOLUÇÃO DE DECAPAGEM

COBRE

+ -

PERDAS

SERVIÇOS

BOMBAS DE TRANSFERÊNCIA

DE SOLUÇÃO

ÁGUA FRIA

ÁGUA QUENTEÁGUA FRIA

ÁGUA QUENTE

VERGALHÃO

VERGALHÃO

71

Todas essas águas poderiam ser coletadas em um caixa de 1.000

litros (tipo uma caixa d’água caseira revestida com resina de poliéster). Seria

instalada uma bomba com capacidade de 5,0 m3/h, com um sensor de nível

para ligar/desligar a bomba. A instalação de um condutivímetro ou um pHmetro

na linha de descarga da bomba (sensor e aparelho), com um alarme no painel,

servirá para proteger a instalação e o processo caso ocorra contaminações

indesejáveis. Assim que soar o alarme, o operador faz o desvio da água para o

poço de efluentes da Laminação e inicia a investigação do ponto de

contaminação. Esta providência é necessária devido à possibilidade de mistura

da solução ácida com a água de selagem por avaria do selo utilizado. A

Tabela 15 apresenta uma planilha de investimentos, considerando as

necessidades discutidas acima.

Tabela 15 – Planilha de investimentos Investimentos Custo (R$) Projeto: 1.000,00 Equipamentos e materiais: Caixa de 1.000 litros 1.000,00 Acessórios (joelhos, luvas, válvulas, etc) 500,00 Bomba centrífuga de 3,0m3/h 5.000,00 Condutivímetro (unidade remota) 10.360,00 Instalação/montagem: Instalação do tanque 800,00 Instalação da bomba 800,00 Instalação do condutivímetro 800,00 SUBTOTAL 20.260,00 Contingências (10%) 2.026,00 TOTAL 22.286,00

4.7.1.3 Custo da água descartada

72

Compõem o custo dessa água o custo da captação/tratamento, o

custo do tratamento na UTE e o custo de descarte para a CETREL. Ficando o

valor do custo, conforme cálculo abaixo, para uma taxa de utilização da

Laminação de 86%.

Para:

Vazão de água =2,85 m3/h

Taxa de Utilização da unidade (TU) de 01/00 a 05/01 = 0,86

Custo de captação = 0,0934 R$/m3

Custo de tratamento na UTE = 0,1029 R$/m3

Custo de descarte para a CETREL = 0,4181 R$/m3

Tem-se o seguinte custo anual:

2,85m3/h x 0,86 x R$ (0,0934 + 0,1029 + 0,4181) /m3 x 24h/dia x 30dias/mês

x 12meses/ano = R$13.010,93 / ano

4.7.1.4 Custo operacional de reuso da água

O custo de reuso da água deve ser o relativo ao consumo da energia

elétrica para seu recalque, somado ao custo de manutenção da bomba e do

condutivímetro, estimado em 3% ao ano sobre os valores desses

equipamentos. Assim, em uma aproximação do que foi avaliado para a bomba

que seria instalada para o reuso das águas do Laboratório, o valor estimado

para o gasto com energia seria de R$316,84 / ano e o custo com manutenção

de R$460,80 / ano, o que perfaz um total de R$777,64 / ano.

4.7.1.5 Resultados da avaliação econômica

73

O Anexo G apresenta o fluxo de caixa para o investimento em

questão. A TIR ficou em 54,24%, enquanto o tempo de retorno do investimento

seria de 1 ano e 10 meses.

4.7.2 Unidade de lavagem na decapagem

Conforme pode ser visto no diagrama da Figura 14 abaixo e com

maiores detalhes no Anexo H, a lavagem do vergalhão é feita com água

industrial em três tanques, sendo dois deles praticamente inseridos em um

mesmo tanque. É no primeiro tanque que o vergalhão transfere a maior

quantidade de ácido para a água de lavagem, portanto a água utilizada nesta

primeira lavagem fica rapidamente contaminada. A água que alimenta o

Tanque I vem do Tanque II, através do transbordamento deste para o primeiro,

onde também ocorre a alimentação de água nova na vazão nominal de cerca

de 10m3/h. A água sai pelo dreno do Tanque I. Todos os drenos são colocados

a uma determinada altura que permita manter um certo volume de água nos

tanques, para que a mesma possa ser recirculada. Água industrial nova entra

no Tanque III na vazão nominal de cerca de 5m3/h e sai pelo dreno. A água

nova que entra nos tanques 2 e 3 é distribuída em uma primeira fileira de bicos

sprays. Para a recirculação da água nos tanques 1, 2 e 3 são utilizadas

algumas fileiras de bicos sprays.

Figura 14 – Diagrama da lavagem do vergalhão de cobre

74

A Tabela 16 apresenta os dados referentes às vazões e os pH das

águas drenadas do dois tanques de lavagem. Nota-se que o pH da água

efluente do Tanque II é ligeiramente superior ao pH médio da água

industrial/potável, que se situa em 7,23. As determinações químicas serviram

apenas para confirmar a caracterização efetuada por meio das medições de pH

e estão apresentadas na Tabela 17. As baixas concentrações de cobre

encontradas nas amostras de água do Tanque II reafirmam a baixa

contaminação dessa água.

Tabela 16 – Água de lavagem do processo de decapagem

DECAPAGEM DO VERGALHÃO

TANQUE I

APLICAÇÃO DE ANTI-OXIDANTE

SOLUÇÃO DE DECAPAGEM /

RECUPERAÇÃO DO COBRE

VERGALHÃO

VERGALHÃO

VERGALHÃO

VERGALHÃO

ÁGUA INDUSTRIAL

EFLUENTE

TANQUE II

TANQUE III

ÁGUA INDUSTRIAL

EFLUENTE

75

Tanque I Tanque III

Data Hora pH

Vazão (m3/h)

Temp ºC pH

Vazão (m3/h)

Temp ºC

Observações

02/10/02 11:00 1,65 - 58,0 7,53 - 38,0 Operação normal

03/10/02 09:35 1,44 11,04 58,0 7,49 4,69 38,0 Operação normal

03/10/02 14:50 1,47 - 56,0 7,52 - 35,0 Operação normal

16/10/02 15:10 1,58 10,34 56,0 7,10 4,87 36,0 Operação normal

17/10/02 11:10 1,31 - 56,0 7,38 - 36,0 Operação normal

Média 1,49 10,69 56,8 7,40 4,78 36,6

Tabela 17 – Análise das águas efluentes dos tanques de lavagem

AMOSTRA TANQUE Cu (ppm)

H2SO4 (g/l)

1 543 0,63 1

3 1,52 -

1 1.435 1,50 2

3 5,13 -

1 878 0,97 3

3 3,03 -

4.7.2.1 Avaliação das formas para economia de água

A melhor situação quanto à conservação nessa operação unitária

seria aquela em que toda a água efluente pudesse ser reutilizada localmente.

No entanto, a contaminação pelo ácido, mesmo sendo em baixas

concentrações, torna a água corrosiva. Conforme apresentado no diagrama da

Figura 15, uma proposta mais ao alcance atualmente é a de se interligar o

Tanque III ao Tanque II, de forma que a água praticamente limpa que está

sendo descartada seja em parte reaproveitada no próprio processo. Dessa

forma, bastaria fechar o dreno do Tanque III e permitir que a água

transbordasse para o Tanque II, por cima da divisória que une os dois tanques.

Para isto não se teria quase custo algum e a economia de água seria da ordem

76

de 4,0m3/h, considerando o fluxo nominal. Portanto, o volume total utilizado

passaria de 15,0m3/h para 11,0m3/h. O controle da alimentação da água seria

efetuado apenas pelo Tanque III. A redução aconselhada não totaliza 5,0m3/h,

porque se deseja manter a qualidade do processo.

Figura 15 – Diagrama do reuso da água na lavagem do vergalhão

Há uma outra oportunidade de reutilização neste processo, mas não

se pode mensurar adequadamente o volume em questão. Trata-se da perda de

água por evaporação nos tanques de decapagem, que ao longo do tempo

demanda reposições de água. Essas reposições são feitas com água

industrial/potável. A proposta seria a de se utilizar a água ácida efluente do

tanque de lavagem 1 para repor o volume de água evaporada e recuperar

alguma quantidade de ácido, embora a quantidade não seja muito relevante.

Dessa forma, boa parte do efluente do Tanque I ainda teria que ser descartado

para a UTE.

A possibilidade de reuso desse efluente na Eletrólise poderá ser uma

realidade em um futuro próximo, porque atualmente se utiliza bastante o

condensado impuro, gerado nos condensadores dos evaporadores da área de

purificação do eletrólito, para auxiliar na remoção da lama anódica e limpeza

das cubas eletrolíticas. Como está havendo redução do teor de níquel nos

concentrados de cobre, não haverá mais necessidade dessa parte da unidade

de purificação e, conseqüentemente, o condensado poderá ser substituído pelo

TANQUE I

VERGALHÃO

VERGALHÃO

EFLUENTE

TANQUE II

TANQUE III

ÁGUA INDUSTRIAL

77

efluente da lavagem do vergalhão na unidade de decapagem. No momento,

qualquer tentativa de tratamento para reciclo ou reuso seria inviável

economicamente, seguindo as premissas de economia adotada neste trabalho,

mesmo que já se estivesse considerando as cobranças estipuladas para

captação e descarte da água, conforme considerado pelo Comitê de Gestão da

Bacia do Rio Paraíba do Sul.

4.7.2.2 Investimentos

Não há investimento praticamente algum para a proposição de

interligar o Tanque III ao Tanque II, uma vez que a parede de um tanque é

adjacente à do outro. Ao se obstruir a drenagem no Tanque III, a elevação do

nível da água no Tanque III se encarregaria de provocar o transbordo da água

para o Tanque II. Seria necessário cuidar apenas de alguns detalhes de

vedação. No entanto, seria interessante instalar um rotâmetro na linha de

alimentação do Tanque III, para que o controle da lavagem seja feito com mais

segurança do que atualmente. Estima-se gastar cerca de 5.000,00 reais para

isto.

4.7.2.3 Custo da água descartada

Será considerado o custo de captação da vazão d’água que será

economizado, o custo de tratamento na UTE e o custo de descarte na

CETREL, na base de 4,0m3/h.

Para:

Vazão de água =4,0 m3/h

Taxa de Utilização da unidade (TU) de 01/00 a 05/01 = 0,86

Custo de captação = 0,0934 R$/m3

Custo de tratamento na UTE = 0,1029 R$/m3

Custo de descarte para a CETREL = 0,4181 R$/m3

Tem-se o seguinte custo anual:

78

4,0m3/h x 0,86 x R$ (0,0934 + 0,1029 + 0,4181) /m3 x 24h/dia x 30dias/mês

x 12meses/ano = R$18.260,95 / ano.

4.7.2.4 Custo operacional de reuso da água

Não há custo de reuso, uma vez que será feita apenas redução do

consumo de água.

4.7.2.5 Resultados da avaliação econômica

No Anexo I, apresenta-se um fluxo de caixa para a avaliação

econômica do investimento. O tempo de retorno do investimento ficaria em 3

meses, enquanto a TIR seria de 365,22%.

4.8 Resumo da avaliação econômica geral

O resumo da avaliação para reuso das águas nos processos dá uma

visão geral do investimento e do benefício econômico que se poderá ter,

conforme apresentado na Tabela 18. O fluxo de caixa está detalhado no

Anexo J. Para uma melhor segurança da avaliação econômica dos projetos

propostos, fez-se uma avaliação geral com a adição de 30% ao investimento e

nos custos de reuso da água, no sentido de se verificar riscos nos

investimentos. O custo da água descartada será tomado como 70% do valor

atribuído anteriormente. Os detalhes dessa avaliação podem ser vistos na

Tabela 19 e no fluxo de caixa apresentado no Anexo K.

79

Tabela 18 – Resumo da avaliação econômica

VAZÃO MÉDIA INVESTIMENTO CAD CORA

UNIDADE m3/h R$ R$/ano R$/ano

Laboratório 0,73 8.745,00 3.252,76 116,71 Bombas de vácuo 5,02 32.516,00 43.076,87 1.411,00 Electrowinning 2,45 22.286,00 13.010,93 777,64 Decapagem 3,44 5.000,00 18.260,95 0,00 TOTAL 11,64 68.547,00 77.601,51 2.305,35 Tempo de retorno investimento

9 meses

Taxa Interna de Retorno 109,79%

Tabela 19 – Resumo da avaliação econômica – análise de risco

VAZÃO MÉDIA INVESTIMENTO CAD CORA

UNIDADE m3/h R$ R$/ano R$/ano

Laboratório 0,73 8.745,00 3.252,76 116,71 Bombas de vácuo 5,02 32.516,00 43.076,87 1.411,00 Electrowinning 2,45 22.286,00 13.010,93 777,64 Decapagem 3,44 5.000,00 18.260,95 0,00 TOTAL 11,64 68.547,00 77.601,51 2.305,35 AJUSTES 89.111,10 54.321,06 2.996,96 Tempo de retorno investimento

2 anos

Taxa Interna de Retorno 57,03%

CAD = Custo da Água Descartada

CORA = Custo Operacional de Reuso da Água

Conforme se verifica, o retorno do investimento continua muito

atrativo.

80

4.9 Aproveitamento da água de chuva

A Caraíba Metais está situada em uma região onde ocorre boa

precipitação pluviométrica em grande parte do ano, notadamente no período

compreendido entre abril e julho e com redução da intensidade entre os meses

de agosto a março, conforme pode ser visto na Tabela 20. A empresa conta

com alguns prédios com grandes áreas cobertas, dotadas de sistema de calha

e com altura propícia para permitir que a água da chuva seja direcionada para

distâncias razoáveis do ponto de coleta. As águas de chuva que descem pelas

calhas são direcionadas para a rede pluvial e se juntam aos efluentes das

plantas de processo e da planta de tratamento de efluentes, sendo, então,

enviadas para a CETREL.

Tabela 20 - Média histórica de chuvas na Caraíba de jan/80 a nov/02

Precipitação Precipitação Precipitação Média Máxima Mínima

mensal mensal mensal Mês

mm mm mm JAN 78,0 317,0 7,1FEV 100,6 285,4 13,1MAR 149,7 341,2 9,2ABR 240,9 558,0 49,3MAI 255,8 536,9 48,0JUN 225,5 340,2 149,3JUL 187,5 388,8 50,5AGO 137,8 258,1 53,9SET 108,2 225,0 11,5OUT 86,4 268,2 2,7NOV 126,9 610,0 6,6DEZ 102,5 470,7 7,3

Fonte: acompanhamento da Divisão de Higiene, Segurança e Meio Ambiente

da Caraíba Metais.

81

O aproveitamento direto da água de chuva não é uma tarefa fácil em

uma planta industrial, visto que há problemas quanto ao volume da

precipitação, sua regularidade, distância do ponto de utilização,

armazenamento, interferências de layout, adequação da qualidade e

dificuldades de interação com o processo em que será utilizada. Mesmo que as

características da água de chuva fossem adequadas aos processos e que se

pudesse atender a pressão requerida, considerando a coluna d’água

possibilitada naturalmente pela altura do prédio, seu aproveitamento direto no

processo, sem o uso de bombas para recalque, somente poderia se dar com a

adoção de controles que pudessem, ao se iniciar a chuva, suspender o uso da

fonte primária de água e voltar a utilizá-la imediatamente quando parasse de

chover, o que tornaria a situação complexa sob o ponto de vista de malha de

controle para a automação.

Antes de se detalhar as oportunidades de aproveitamento que

podem se apresentar, deve-se discutir a qualidade da água de chuva na região

da Caraíba. Recentemente, foi realizado um monitoramento da poluição em

alguns pontos no entorno da planta industrial para se estudar o seu

comportamento. A metodologia se baseou, entre outras formas de

monitoramento, na coleta de água de chuvas em pontos que poderiam estar ou

não sob influência da poluição. O estudo concluiu que nos pontos monitorados

a montante às direções preferenciais dos ventos, ao longo de um ano, o pH da

água de chuva não é afetado, ficando em torno de 7,0, com alguns poucos

valores chegando a 5,0. Em registro bibliográfico, avaliações de pH da água de

chuva em áreas não contaminadas registraram valores até mais baixos, na

faixa de 5,0 a 6,0 (Mayer, 2000). Amostragens esporádicas de água de chuva

na área leste da Caraíba Metais apresentaram pH médio de 7,1, evidenciando-

se a quase ausência de poluição, pois caso ocorresse tornaria a água um

pouco ácida, devido à possibilidade da presença do gás dióxido de enxofre no

ar. Portanto, a água de chuva poderá ser aproveitada, mas se recomenda que

haja o descarte de parte da água do início da chuva, pois esta poderá vir

carregada de poeiras, fezes de pássaros e impregnações que a própria

atmosfera pode depositar nos telhados e calhas. A água de chuva poderia ser

utilizada em substituição à água de poço, em algumas aplicações nos

processos, notadamente nas situações em que não se exige água de extrema

82

qualidade. Considera-se, portanto, que a logística de armazenamento deve ser

equacionada, de forma que seu aproveitamento se dê preferencialmente ao da

água captada nos poços. Este trabalho não pretende dar solução aos aspectos

mencionados, mas iniciar a discussão de algumas alternativas, que podem

facilitar o detalhamento posterior de cada projeto, caso se decida executá-lo.

A vazão média de água de chuva passível de ser coletado nos

telhados das três unidades escolhidas é de 6,7 m3/h, conforme a Tabela 21,

que se baseou na precipitação pluviométrica média e nas superfícies das

coberturas dos prédios da Eletrólise, Laminação e Manutenção com áreas de

17.612m2, 10.208m2 e 4.202m2 respectivamente. Este volume é um pouco

menor do que o volume de água de reposição requerido pela torre de

resfriamento da Eletrólise e representa apenas 1,9% do total de água

consumida na planta. Portanto, é um projeto estritamente ecológico, porque a

economia de recursos gerada não é muito atrativa do ponto de vista

empresarial e o valor do investimento pode ser muitas vezes maior do que o

benefício, alongando o tempo de retorno do capital. Abaixo, faz-se um cálculo

do benefício que se pode ter com essa medida, considerando que a água de

chuva irá apenas substituir a água bruta captada nos poços.

83

Tabela 21 – Volume de chuva passível de coleta e aproveitamento jan/80 a nov/02

ELETRÓLISE LAMINAÇÃO MANUTENÇÃO Volumes Volumes Volumes

Médio Variação Médio Variação Médio Variação Mês m3/h m3/h m3/h m3/h m3/h m3/h JAN 1,9 0,17 - 7,8 1,1 0,10 - 4,5 0,5 0,04 - 1,9 FEV 2,5 0,32 - 7,0 1,4 0,19 - 4,0 0,6 0,08 - 1,7 MAR 3,7 0,23 - 8,3 2,1 0,13 - 4,8 0,9 0,05 - 2,0 ABR 5,9 1,21 - 13,6 3,4 0,70 - 7,9 1,4 0,29 - 3,3 MAI 6,3 1,17 - 13,1 3,6 0,68 - 7,6 1,5 0,28 - 3,1 JUN 5,5 3,65 - 8,3 3,2 2,12 - 4,8 1,3 0,87 - 2,0 JUL 4,6 1,24 - 9,5 2,7 0,72 - 5,5 1,1 0,29 - 2,3 AGO 3,4 1,32 - 6,3 2,0 0,76 - 3,7 0,8 0,31 - 1,5 SET 2,6 0,28 - 5,5 1,5 0,16 - 3,2 0,6 0,07 - 1,3 OUT 2,1 0,07 - 6,6 1,2 0,04 - 3,8 0,5 0,02 - 1,6 NOV 3,1 0,16 - 14,9 1,8 0,09 - 8,6 0,7 0,04 - 3,6 DEZ 2,5 0,18 - 11,5 1,5 0,10 - 6,7 0,6 0,04 - 2,7 Média 3,7 0,83 - 9,4 2,1 0,48 - 5,4 0,9 0,20 - 2,2 Total 3,7+2,1+0,9 = 6,7m3/h

Dentre as idéias de formas de aproveitamento da água de chuva,

considerando as dificuldades de utilização direta citadas anteriormente,

apresentaram-se como possibilidades a incorporação da água no reservatório

de água captada (ETA) e a utilização do tanque de condensado da Eletrólise

para a coleta e direcionamento para a caldeira de vapor e/ou para a produção

de água desmineralizada.

Nota: considerou-se que o telhado do pátio de estocagem da laminação tenha

cota suficiente para permitir que a água alcance o tanque de condensado TQ-

562-05. No entanto, será necessária uma verificação mais apurada para se ter

certeza dessa possibilidade. Se esta água não puder ser aproveitada no tanque

de condensado, poderá ser aproveitada na ETA.

84

R$0,032 / m3 x 6,7m3/h x 24h/dia x 30 dias/mês x 12 meses/ano =

R$ 1.852,42/ano;

Sendo:

R$0,032 / m3 = custo de captação da água dos poços;

6,7m3/h = volume médio de água de chuva passível de captação.

NOTA: a água de chuva é descontada do efluente total da Caraíba na fatura da

CETREL, portanto não se está considerando este custo.

Não se incluiu o lado oeste da metalurgia, por não se ter avaliações

da qualidade da água de chuva nas coberturas das unidades lá instaladas. Um

outro critério de escolha dos prédios foi o de se ter altura favorável para o

escoamento da água para pontos mais prováveis de utilização.

4.9.1 Armazenagem da água de chuva no reservatório da ETA

Um dos pontos vislumbrado para a junção das calhas da Eletrólise

para encaminhar a água até o reservatório de água potável seria perto da

entrada da Eletrólise, na parte dos escritórios. A distância total desse ponto até

a ETA é de cerca de 250m, aproveitando-se de cerca de 180m de pipe rack

para o encaminhamento da água. Deveriam ser previstos suportes para dois

trechos do percurso, o que vai da parede externa da Eletrólise até o pipe rack e

o que vai do final do pipe rack (na Laminação) até o reservatório da ETA, com

cerca de 20m e 50m respectivamente. Neste último trecho, em frente à

Laminação, seria preciso considerar que a calha deverá atravessar uma rua, de

forma que seu dimensionamento deverá levar em conta a altura de

veículos/máquinas especiais. Além disso, dali até a ETA, deveria ser

construída a estrutura para o suporte da calha. Um segundo caminho, com

dimensão praticamente igual ao do anteriormente citado, parte do lado norte da

Eletrólise e segue o pipe rack da área 600. O terceiro caminho vislumbrado

partiria do pipe rack localizado na entrada do CIT e tem cerca de 260m. Sendo

85

o pé direito do prédio da Eletrólise de 14m e o posicionamento da calha

coletora central em 13m, tem-se o ângulo de caimento até a cota zero de 2,97o.

Vale a pena ressaltar que a água escoa em inclinações bem menores do que

esta e que parte do reservatório encontra-se em cota negativa.

A tarefa de transferência da água de chuva do prédio da Laminação

seria muito mais simples do que a da água da Eletrólise, uma vez que a

distância até a ETA seria de cerca de 85m, considerando a centralização do

ponto de coleta no lado norte do prédio. Também haveria a necessidade de se

atravessar a rua e utilizar estrutura para suporte da calha.

A água coletada no prédio da Manutenção teria que ser

encaminhada por cerca de 470m e a água de chuva do prédio de almoxarifado,

que tem um pé direito menor, dificilmente poderia ser utilizada, considerando

também o fato de estar mais longe do pipe rack.

4.9.2 Armazenagem da água de chuva no tanque de condensado

O tanque de condensado puro da Eletrólise recebe o condensado do

vapor que aquece o eletrólito, sendo uma parte deste utilizado na própria

unidade e a outra parte retorna para as caldeiras, quando sua qualidade está

enquadrada na especificação requerida. O consumo registrado de água na

unidade de desmineralização e de produção de vapor é de 27m3/h, de jan/01 a

mai/02. Caso seja possível a utilização dessa água, sua participação total no

consumo seria de aproximadamente 27%. Este tanque se constituiria em uma

espécie de ponto central para a coleta da água de chuva e já conta com alguns

requisitos para a operação, uma vez que está em linha operacional. A distância

do ponto de coleta da Eletrólise até o tanque é de cerca de 11m. A menor

distância entre o Prédio da Laminação e este tanque pelo pipe rack é de 160m.

A menor distância entre o prédio da Manutenção e este tanque pelo pipe rack é

de 176m.

86

4.9.3 Dispositivo para separação da água de chuva

Conforme mencionado anteriormente, a água de chuva pode arrastar

inicialmente uma série de detritos que podem inviabilizar a sua utilização.

Portanto, é recomendável que se faça um descarte inicial da mesma, de forma

que o restante da água coletada possa ser utilizado. Uma forma pensada de

separação, utilizando a própria força motriz da água, foi de se instalar um

pequeno tanque com uma bóia que teria uma haste em seus pólos inferior e

superior, de forma que esta servisse de guia para a bóia e que ao mesmo

tempo suportasse uma calha móvel, conforme o desenho esquemático

apresentado no Anexo L. A haste inferior poderia estar inserida em um tubo

guia. À medida que o tanque vai enchendo, a bóia vai se elevando até a calha

móvel colar na calha fixa. O tanque deverá ter uma drenagem em forma de

conta gotas, de maneira que quando a chuva parar a bóia desce e a calha

móvel também, desfazendo a conexão entre as duas calhas. A própria chuva

se encarregaria de manter a calha móvel unida à calha fixa, mantendo a bóia

elevada. No caso de se poder utilizar o tanque de condensado puro, o tanque

de separação ficaria em cima do tanque e a calha móvel interligaria a calha fixa

e o bocal de entrada da água. Caso a cota do tanque de separação fique muito

elevada em cima do tanque de condensado, poderá ser colocada em sua

lateral, de forma que se permita todo o trabalho de escoamento da água. Não

ficou indicado no desenho, mas será necessário ter-se uma linha de dreno com

um diâmetro maior do que o do micro dreno para a lavagem periódica do

tanque de separação.

87

5 DISCUSSÃO

À época do projeto de processo dessa metalurgia (anos 70), havia

alguma preocupação com a economia de água, como por exemplo o retorno do

condensado para a caldeira. No entanto, isto estava relacionado puramente à

questão de custo, uma vez que a água utilizada na caldeira de vapor deveria

ser desmineralizada e este tipo de tratamento incorporava alto custo à água,

como ainda continua incorporando, mesmo se considerando os avanços em

outras técnicas de separação, como por exemplo a osmose reversa e

eletrodiálise. Interessante notar que o reuso de condensado na Eletrólise

parece ser uma medida ecológica situacional, já que este apresenta as

condições requeridas para o processo, que não aceita água dura, mesmo que

apenas levemente;

Conforme pode ser verificado no balanço hídrico da metalurgia e nos

diagramas de uso da água nas unidades de processo apresentados, a água

tem um papel fundamental nos processos de produção em uma metalurgia de

cobre. A falta desse importante insumo/utilidade paralisaria por completo a

linha de produção de praticamente todas as unidades operacionais. No atual

estágio do estado da arte, é inconcebível produzir cobre eletrolítico sem a

utilização da água. No entanto, o seu consumo pode ser reduzido com medidas

simples de racionalização, pois, ao se avaliar algumas operações unitárias nas

unidades de processo estudadas, pode-se constatar que a tarefa de redução

do consumo de água pode se iniciar a partir da melhoria do controle em si, da

melhoria do padrão de manutenção de instrumentos, equipamentos e

instalações e do cumprimento dos procedimentos operacionais.

Pode-se observar que algumas operações unitárias não estão

dotadas de instrumentos de medição para a vazão de água ou estes estão

instalados, mas não funcionam. Na verdade, para que a ação de controle

resultasse em benefício ambiental e econômico imediato, bastaria instalar um

simples rotâmetro em alguns casos.

A prática de um padrão de manutenção que também priorizasse os

instrumentos e instalações que utilizam água ajudaria a reduzir o consumo de

água. Um dos exemplos está relacionado com a própria questão da medição.

Se o instrumento não está funcionando ou não está calibrado por falta de

88

manutenção, não se pode efetivamente controlar o consumo de água. Um

outro exemplo foi observado em uma torre de resfriamento. A torre em questão

é composta por três células e opera com duas, pois se verificou que a mesma

estava superdimensionada. Ocorre que tanto as portas de comunicação entre

as células quanto as portas de visita laterais estão danificadas, ocorrendo a

entrada de ar quase que preferencialmente por esses pontos. Dessa forma, o

ventilador puxa preferencialmente o ar pelas portas e não pelas grades com os

recheios, o que muito provavelmente pode estar reduzindo a eficiência

energética da torre de resfriamento e causando a evaporação desnecessária

de água.

A falta de cumprimento de procedimentos operacionais é

responsável por perdas injustificáveis de água, uma vez que a admissão de

água além ou aquém da necessária pode trazer dois tipos de prejuízos:

excesso do consumo de água, podendo o excesso de efluentes gerados afetar

outros processos; ou baixo desempenho do equipamento e/ou sua danificação.

Um exemplo de problema que o excesso de efluentes pode causar é visto na

planta de tratamento de efluentes. Nesta planta, um dos fatores que podem

afetar o desempenho do tratamento é o tempo de residência do efluente no

processo. O excesso de afluente na unidade reduz o tempo de residência da

solução nos tanques de processo, causando o aumento da variabilidade dos

parâmetros de processo, com a conseqüente redução da efetividade das

reações do processo. Como exemplo contrário de dano que o mau

gerenciamento do uso da água pode trazer, tem-se: menor volume de água de

refrigeração do que o recomendado nas selagens das bombas pode trazer

prejuízos patrimoniais, ao se reduzir o tempo de vida útil do selo.

As ações para reuso da água propostas no corpo deste trabalho são

extremamente simples e eficazes em um programa de racionalização industrial.

Conforme pode ser demonstrado, quando se têm águas efluentes limpas, como

no caso dos aparelhos do Laboratório, o reuso pode ser direcionado para

várias aplicações. Por outro lado, mesmo se tendo alguma possibilidade de

contaminação esporádica, é possível criarem-se controles, com baixo valor de

investimento, que possibilitem o reuso praticamente contínuo da água efluente,

como nos casos das bombas de vácuo da área de purificação do eletrólito e as

89

bombas da unidade de electrowinning na Laminação, que demandariam

apenas a instalação de pHmetros ou condutivímetros funcionando em linha.

Na verdade, a possibilidade de reuso está relacionada com a

qualidade do efluente do processo gerador, com a qualidade do afluente

requerida pelo processo utilizador e com a logística de utilização. Nos

exemplos abordados neste trabalho, verificou-se que a qualidade requerida

pelo processo utilizador pode ser atendida plenamente pelo efluente do

processo gerador. A logística determinou a reutilização dos efluentes como

água de reposição das torres de resfriamento em quase todos os casos,

excetuando-se o caso da lavagem do vergalhão após a decapagem, devido à

proximidade do ponto de geração do ponto de utilização e do regime

operacional constante das torres de resfriamento. Como o propósito deste

trabalho era o de realçar soluções simples de reuso de água, não se trabalhou

com redes de reuso complexas que demandassem a utilização de formulações

matemáticas especiais para a otimização de reuso da água.

Quando não se pode fazer a reutilização direta do efluente devido a

não adequação à qualidade requerida pelo processo utilizador, deve-se avaliar

a possibilidade de regeneração desse efluente para permitir o reciclo/reuso. A

viabilidade deve ser avaliada tanto no aspecto técnico quanto no aspecto

econômico. Como exemplo a ser citado, tem-se a questão do efluente do

processo de lavagem do vergalhão após a decapagem. O volume a ser

descartado para tratamento continuará significativo, pois deverá passar dos

nominais 15m3/h para 11m3/h, mesmo depois de ser feita a modificação que

permita o reuso da água do Tanque III no Tanque II, criando-se um processo

de lavagem contra-corrente. Algumas alternativas de tratamento e reutilização

da água poderiam ser propostas para aplicação imediata. No entanto, sob o

ponto de vista econômico não atingiriam indicadores econômicos compatíveis

com o solicitados pelos gestores do negócio, que requerem retorno do

investimento e taxa interna de retorno mais agressivos no momento atual. Um

dos tratamentos recomendados poderia ser o da simples neutralização local do

efluente e reuso da água neutralizada, ao invés de se continuar enviando para

a UTE, onde o efluente é misturado com outros efluentes de pior qualidade e

mais difíceis de tratamento. Para atender à neutralização desses 11m3/h

seriam necessários os seguintes investimentos, em uma avaliação ainda

90

preliminar não muito detalhada: três tanques de aço inoxidável ou de aço

carbono revestidos com proteção antiácida, com agitação, de cerca de 20m3

cada; um sistema de preparação de solução de cal composto de tanques,

dosadores e agitadores; sistema de separação da torta, podendo ser composto

por filtros-prensas ou combinação de centrífuga decantadora com filtros-

prensas, para melhor polimento do filtrado; bombas; instalações hidráulicas;

instalações elétricas; fundações; coberturas do prédio; talhas e acessórios. A

operação desse processo deveria ser praticamente no regime de turno de

operação, com um operador por turno. Considerando o regime de cinco turmas

convencionadas para o regime de turno atual na empresa, ter-se-ia a

necessidade de contratação de cinco operadores. Além do aspecto do alto

investimento envolvido, ocorreria também a geração do bolo de filtração, sendo

que este dificilmente poderia ser aproveitado no processo metalúrgico, e a

água apresentaria no final um determinado grau de dureza. Outras alternativas

como osmose reversa, eletrodiálise poderiam ser apreciadas, mas, para a

vazão de efluente a ser tratado, o investimento não apresentaria o retorno

econômico compatível com o negócio. Portanto, verifica-se que a melhor

alternativa para esse caso não é o tratamento desse efluente e sim o de sua

reutilização. A Eletrólise poderia receber este efluente, no entanto, para tal,

será necessário que se avalie em que operação unitária este poderá entrar e

os efeitos que sua composição química pode causar, de forma a não interferir

no equilíbrio requerido no processo, uma vez que na Eletrólise não se pode

incorporar determinadas impurezas como o cálcio, magnésio, ferro, e outros.

Para se ter práticas de racionalização que coadunem mais com a

filosofia da tecnologia limpa é necessário ir mais além do que os simples

programas de racionalização e até mesmo do reuso de água em torres de

resfriamento. No exame das operações das unidades de processo estudadas

neste trabalho, verificou-se a oportunidade de um estudo de caso que pode

resultar na eliminação de uma operação e na redução do consumo de água,

ácido sulfúrico, energia elétrica e rejeito de processo. Quando se iniciou o

estudo do processo de decapagem, uma das questões a ser respondida era a

do porque da realização de tal operação. Qual é a finalidade do processo? A

finalidade do processo de decapagem é a remoção da fina camada de óxido de

cobre formada na superfície do vergalhão durante o processo de sua

91

conformação, que se acelera notadamente no último estágio do processo,

quando a temperatura é reduzida dos cerca de 500oC para cerca de 150oC nos

tubos de resfriamento. A verificação do processo de oxidação do cobre pode

ser acompanhada visualmente nesta etapa, quando ocorre o escurecimento

mais acentuado do vergalhão, passando da cor laranja escuro (cor do cobre

em seu estado elementar) para cinza escuro (cor do óxido de cobre), em um

percurso de aproximadamente 15 metros e em poucos segundos. O que

parece é que o processo de oxidação é acelerado durante o processo de

resfriamento, auxiliado, evidentemente, pela utilização de água com ar contido

e pelo ar comprimido, que é injetado para servir como uma barreira para evitar

a passagem da água de resfriamento para o estágio de formação de espiras do

vergalhão. Se for possível executar este resfriamento na ausência de ar, é

provável que a etapa de decapagem possa ser dispensada, uma vez que

abaixo de uma determinada temperatura a oxidação do cobre é lenta, podendo,

então, receber o sabão de proteção contra a oxidação logo após se completar

o processo de formação de espiras. Esta hipótese está amparada na

observação que se faz para o cobre eletrolítico no término da campanha de

produção na cuba de eletrólise. O escurecimento total, ocasionado pelo seu

contato com o ar atmosférico, dá-se apenas cerca de 48 horas após sua

retirada da cuba de eletrólise. Durante as primeiras horas após a lavagem do

cátodo, que se apresenta com a temperatura de cerca de 50oC, não se observa

sinais de oxidação acelerada. Um outro exemplo desse comportamento de

oxidação lenta do cobre elementar em contato com o ar, a temperatura um

pouco acima da ambiente, é o do processo de produção do cobre livre de

oxigênio, denominado de “oxigen free”. Para a formação desse tipo de

vergalhão, o cobre elementar é fundido em um forno de indução, que é

recoberto por uma camada de grafite em pó para evitar a entrada de oxigênio.

O cobre fundido sobe para os cilindros de resfriamento por capilaridade e,

durante o resfriamento, ocorre a formação do vergalhão de 8mm de diâmetro.

Da saída desses cilindros, evidentemente já em contato com o ar atmosférico,

até o dispositivo formador de espiras o cobre não se oxida, sendo que isso

ocorre em um espaço de tempo de alguns minutos.

O fato que chama a atenção é que, provavelmente, durante o projeto

do processo de produção do vergalhão do cobre, optou-se por não se estudar o

92

controle da oxidação e sim adicionar o processo de decapagem a jusante para

corrigir um problema causado no processo anterior, que hoje parece

remediável. Como possíveis implementações para o controle da oxidação do

cobre ter-se-iam: confinamento/selagem dos tubos de resfriamento; utilização

de água desaerada para o resfriamento; utilização de nitrogênio para manter a

atmosfera inerte nos tubos durante o resfriamento e outras providências que

somente um estudo mais detalhado poderá revelar. Para o caso da

necessidade de utilização de nitrogênio, há na empresa uma geração de cerca

de 55.000Nm3/h, resultante da produção de oxigênio, que é utilizado no

processo de fusão dos concentrados de minérios de cobre. Evidentemente,

esta é uma análise bastante preliminar e o que se demanda é um estudo mais

detalhado da tecnologia e das possibilidades de modificá-la para atender as

observações feitas acima.

A utilização da água de chuva captada nas coberturas das plantas de

Eletrólise, Laminação e do prédio da Manutenção é perfeitamente viável sob o

ponto de vista da qualidade da água de chuva e das facilidades inerentes das

instalações, tais como: pé direito elevado dos prédios, acompanhamento do

pipe rack e ponto de utilização próximo. Uma das formas vislumbradas para o

aproveitamento da água de chuva seria para alimentação/reposição da caldeira

auxiliar e/ou processo de água desmineralizada, tendo como tanque de

captação e pulmão o tanque de condensado da Eletrólise. A outra seria a de

captá-la e transferi-la para o reservatório da ETA. Em qualquer das

alternativas, seria necessária a utilização de um dispositivo que

automaticamente executasse a classificação da água no início da captação, de

forma que todos os tipos de detritos pudessem ser descartados, eliminando-se

a possibilidade de contaminação da água por poeiras, fezes de passarinhos e

outros. Conforme demonstrado anteriormente, um dispositivo de classificação

da água pode ser perfeitamente confeccionado, sendo que a automação da

operação pode ser totalmente hidráulica.

93

6 CONCLUSÃO

Neste trabalho se buscou verificar a possibilidade de redução do

consumo de água nova e de efluentes da seguinte forma: com melhoria da

manutenção e do controle operacional; com reuso no mesmo processo unitário;

com reuso entre operações unitárias da mesma unidade de processo; com

reuso entre unidades de processo diferentes; e redução expressiva do uso com

a quebra do paradigma tecnológico. A regeneração para reuso e/ou reciclo

também foi abordada neste estudo de caso, no sentido de se verificar mais a

sua implicação econômica no contexto atual do que sua viabilidade técnica

propriamente dita, uma vez que algumas formas para executar o tratamento do

efluente considerado estão disponíveis.

Conforme abordado, a redução do consumo de água nas unidades

operacionais da metalurgia deve começar pela melhoria do estado das

instalações de uma forma geral. A manutenção e instalação de simples

rotâmetros já trariam uma boa economia de água nos processos, visto que,

conforme exemplificado, ocorrem perdas por falta de controle. Nesta mesma

linha, o treinamento dos operadores para a conscientização ambiental deve ser

reforçado, pois se pode verificar o não cumprimento de tarefas simples, como a

de se fechar válvulas de admissão de água em equipamentos fora de

operação.

O reuso no mesmo processo unitário considerou o estudo de

oportunidade de reutilizar água com pequenas modificações nas instalações.

Um exemplo de levantamento dessa oportunidade foi o do reuso da água do

Tanque III no Tanque II no processo de lavagem do vergalhão após a

decapagem. As modificações propostas são bastante simples e podem

resultar na economia nominal de cerca de 4m3/h de água nova e de geração de

efluente na mesma proporção.

O reuso entre unidades de processo diferentes considerou a

oportunidade de se aproveitar uma água efluente de um processo que

apresentasse qualidade que atendesse ao padrão de qualidade exigido na

entrada de um outro processo. Nos casos estudados, verificou-se a

possibilidade de se utilizar os efluentes de processos como água de reposição

das torres de resfriamento. A vantagem da torre de resfriamento é que sua

94

operação favorece tremendamente a logística do reuso da água, uma vez que

a mesma fica em funcionamento contínuo. Um outro caso de reuso considerou

a substituição de um condensado, gerado num processo que tem previsão de

encerramento em curto prazo, que é utilizado para operações de limpeza na

Eletrólise pelo efluente do processo de lavagem do vergalhão da unidade de

Laminação.

A avaliação para a redução expressiva do uso da água com a

quebra do paradigma tecnológico consistiu em se verificar a razão da sua

utilização no processo e as possibilidades de se reformular a concepção do

projeto de processo. Um dos casos que se pode vislumbrar e discutir foi o da

decapagem do vergalhão. O desenvolvimento do projeto de processo pode ser

estudado e revisado preliminarmente sob o ponto de vista da tecnologia limpa,

de forma que se procure viabilizar o controle da oxidação da superfície do

vergalhão no processo anterior. Dessa forma, o estudo poderá resultar na

eliminação da etapa de decapagem, que é constituída por tanques de

decapagem, retificador de corrente elétrica, cubas eletrolíticas para a

eletrorecuperação do cobre da solução de decapagem, bombas, tubulação e

outros equipamentos. Além dos benefícios citados, a eliminação da etapa de

decapagem acabaria por dispensar o uso do ácido sulfúrico, que corrói as

instalações e afeta a salubridade do ambiente operacional.

O trabalho com a água da chuva tem o condão de ser estritamente

ecológico, porque a redução de custo não seria relevante, já que o volume

recuperado é muito pequeno em relação ao total captado nos poços e o custo é

comparável aquele de captação da água bruta. Mas, de qualquer forma

considera-se o trabalho importante, porque uma vazão equivalente, em base

horária, a 6,7m3/h é enviada para a rede pluvial, sendo descartada para o mar

pela CETREL. Para efeito de comparação, este volume seria suficiente para o

consumo diário de cerca de 160 famílias. Das alternativas apresentadas, a que

parece mais palpável é a da utilização da água de chuva como

complementação da água alimentada na unidade de desmineralização e na

caldeira. Um aspecto positivo para a implementação desta idéia é o fato da

planta contar com longos trechos de pipe racks, que serviriam de suporte para

a instalação das calhas. Um aspecto que demandaria muito investimento seria

o de se adequar os sistemas de calhas dos prédios para permitir o

95

direcionamento da água para uma ou mais calhas que seriam interligadas nos

pipes racks.

Conforme pode ser demonstrado, existem algumas oportunidades de

racionalização do uso de água nas unidades da Eletrólise, Laminação e

Laboratório, com benefícios econômicos e ambientais. Operacionalmente, o

reuso da água não só reduz os custos diretamente implicados como determina

novos desempenhos, como o que poderá acontecer com a UTE. A redução de

cerca de 15m3/h de efluentes para a UTE determinaria maior tempo de

residência nos tanques de processo daquela unidade, com prováveis

benefícios para a estabilidade do processo como um todo.

As recomendações apresentadas consideram tecnologias de amplo

conhecimento e domínio do estado da arte atual, portanto são bem simples de

se detalhar e executar. A avaliação econômica considerando 30% a mais de

investimentos, 30% a mais de custos operacionais e 70% do valor calculado

para a economia (receita no fluxo de caixa) apontou para uma TIR de 57% e

tempo de retorno do investimento de 2 anos, que é muito bem aceito para os

padrões da gestão econômica da empresa alvo desse estudo de caso.

Conforme pode ser verificado neste texto, objetivou-se apenas

levantar algumas situações para exemplificar oportunidades de redução do

consumo de água em uma metalurgia de cobre primário. Evidentemente, um

estudo mais detalhado e considerando as demais correntes de água deverá

revelar ganhos bem maiores. Vale ressaltar que, considerando o contexto

atual e local, a execução de projetos como os que serviram de exemplos neste

trabalho, mesmo revelando baixos tempos de retorno de investimentos, podem

não ser implementados devido aos pequenos valores envolvidos para o porte

da empresa.

96

7 RECOMENDAÇÕES

Este trabalho tratou de estudar o uso da água em algumas unidades

de processo da metalurgia de cobre e identificou oportunidades para revisão de

práticas que podem ser aplicadas em outros locais da empresa. Na Laminação,

por exemplo, não puderam ser estudadas alternativas para recuperação de

águas que são utilizadas para resfriamento e lubrificação no laminador. Para

essas águas, que representam cerca de 10% da vazão consumida na unidade,

o tratamento atual estabelecido é o de separação do óleo em uma caixa e o

descarte desta para a rede CETREL, como efluente orgânico.

O aprofundamento de certas questões, como o caso do estudo para

a eliminação do processo de decapagem do vergalhão, poderá criar

metodologias e cultura de investigação para a revisão de projetos de processos

com os fundamentos da tecnologia limpa, criando-se oportunidades ímpares de

desenvolvimento na produção do cobre primário, contribuindo para se ter

processo de produção ambientalmente mais correto.

97

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Anexo A – Diagrama do fluxo de processo da metalurgia

CONCENTRADO

BLEND

ESCÓRIA GASES

MATTE MATTE

ESCÓRIA GASES

BLISTER

ÂNODO

ELETRÓLITO

CÁTODO

VERGALHÃO

SUCA

TAS

RECEPÇÃO E ESTOCAGEM DE

MATÉRIAS- PRIMAS

FUSÃO (FORNO FLASH )

MISTURA E SECAGEM DE MATÉRIAS- PRIMAS

FORNO ELÉTRICO

CONVERSÃO

UAS

ÁCIDO SULFÚRICO

98%

ESCÓRIA GRANULADA

PLANTA DE ÓLEUM

UTE

REFINO A FOGO E MOLDAGEM

LAMA DE GESSO

EFLUENTE LÍQUIDO

ÓLEUM 22%

REFINO ELETROLÍTICO

LAMA ANÓDICA

PURIFICAÇÃO DO ELETRÓLITO

CÁTODO

LAMINAÇÃO

VERGALHÃO SULFATO DE NÍQUEL

PLANTA DE SO3

LÍQUIDO

SO3

LÍQUIDOLAMA DE COBRE

TREFILA

FIOTREFILADO

Anexo B – Balanço hídrico da metalurgia

21,5

27,2 25,2

3,0

6,4 2,0

37,0

38,4

29,4

1,0 2,1

27,0 3,7 3,0

15,0 76,4

0,2

12,7

2,0

130,9

161,0 3,1

6,7

11,8

347,4 12,0

21,3 21,5

328,9 322,2

0,1

18,5 16,0

16,5 0,5

4,5 8,7

1,7 0,5

18,5 1,4 3,7

12,2

2,0

4,8

10,5

3,7

2,0 0,7

3,0 4,3

83,3

180,7 199,2

1,9 10,8

19,0 18,5

6,3

14,3

18,5

4,2

POÇOS

ETA

ÁGUA POTÁVEL

JARDINAGEM

UNIDADE DESMI

GERAÇÃODE VAPOR

FUNDIÇÃO

ELETRÓLISE

LABORATÓRIO

UAS

LAMINAÇÃO

TORRES DE RESFRIAMENTO

TANQUE DE GRANULAÇÃO

UTE

RODA DEMOLDAGEM

PLANTA DE OXIGÊNIO

BACIA DE EFLUENTES

ÁGUA INDUSTRIAL

EFLUENTE ORGÂNICO

PARACETREL

ESCÓRIA

LAMA DE GESSO

PRODUTOS

DISTRIBUIÇÃO

EFLUENTE ORGÂNICO

TORRE DE RESFRIAMENTO

DA ELETRÓLISE

LEGENDA:

EFLUENTE INORGÂNICO

ÁGUA INDUSTRIAL / POTÁVEL

ÁGUA BRUTA

EFLUENTE ORGÂNICO

ÁGUA DESMINERALIZADA

VAPOR

CONDENSADO PURO

EVAPORAÇÃO

PRODUTOS

ÁGUA DE CHUVA

ÁGUA DA TORRE

TORRES DE RESFRIAMENTODA LAMINAÇÃO

DISTRIBUIÇÃO

Anexo C - Diagrama do uso de água na Eletrólise

8,70 4,80

0,30

0,13 0,39

7,38 0,63

0,21

4,46

8,92

12,2

1,83

0

1,13

1,67

2,04

0,3 0

11,9 0,54

0,54

10,5

2,04 0,30 0,29 0,29 0,02 0,67 3,66 0,54

2,04

3,61

AQUECIMENTO DOELETRÓLITO

PRODUÇÃO DE SULFATO DE

NÍQUEL IMPURO

TRATAMENTO DA LAMA ANÓDICA

SELAGEM E REFRIGERAÇÃO DE BOMBAS E AJUSTE

DE VAPOR

LAVAGEM DE TORTA DE

FILTRAÇÃO

LAVAGEM DE

CÁTODOS

LAVAGEM DE SUCATAS DE

ÂNODO

LAVAGEM DE CUBAS, PISOS E

CONTATOS

LAVAGEM DE CHAPAS DE

PARTIDA

CONDENSADO PURO

CONDENSADO IMPURO

TORRE DE RESFRIAMENTOCONDENSAÇÃO DE

VAPOR E REFRIGERAÇÃO DE

EQUIPAMENTOS

VAPOR

ÁGUA DESMI-NERALIZADA

ÁGUA INDUSTRIAL / POTÁVEL

ÁGUA DA TORRE

CALDEIRA

UTE

ATMOSFERA

HIGIENE HUMANA

EFLUENTE ORGÂNICO

ATMOSFERA

LEGENDA:

ÁGUA INDUSTRIAL / POTÁVEL

EFLUENTE ORGÂNICO

ÁGUA DESMINERALIZADA

VAPOR

CONDENSADO PURO

CONDENSADO IMPURO

ÁGUA EVAPORADA

ÁGUA DE TORRE

OUTROS TIPOS DE ÁGUA

EFLUENTE INORGÂNICO

EFLUENTE GERAL

EFLUENTE GERAL

Anexo D - Diagrama do uso de água na Laminação

REFRIGERAÇÃO DO FORNO DE

FUSÃO

LINGOTAMENTO

LAMINAÇÃO

DECAPAGEM

TORRE DE RESFRIAMENTO

04

REFRIGERAÇÃO DO FORNO DE INDUÇÃO E

AR CONDICIONADO

ÁGUA INDUSTRIAL / POTÁVEL

UTE

ATMOSFERA

HIGIENE HUMANA

EFLUENTE ORGÂNICO

LEGENDA:

ÁGUA INDUSTRIAL / POTÁVEL

EFLUENTE INORGÂNICO

EFLUENTE ORGÂNICO

ÁGUA EVAPORADA

ÁGUA DE TORRE

ATMOSFERA

TORRE DE RESFRIAMENTO

07

TANQUES DE LAVAGEM

CONDICIONAMENTO DA EMULSÃO

RECUPERAÇÃODO COBRE

ELECTROWINNING

CONDICIONAMENTO DA ÁGUA

SEPARAÇÃO DE ÓLEO

EFLUENTE GERAL

EFLUENTE GERAL

EXAUSTÃO E LAVAGEM DOS

GASES

2,0

7,8

0,4

10,0

8,5

37,6

9,2

13,3

ATMOSFERA

2,2

6,5

ENSABOAMENTO

UTE

0,4

4,1

2,5

MATÉRIA-PRIMA

VERGALHÃO DE COBRE

Anexo E - Fluxo de caixa do investimento no Laboratório

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DE ÁGUAS

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 8.745,00

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00

4- PLANILHA DE CUSTOS

CUSTO TOTAL 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76 3.252,76

CUSTO TOTAL 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71 116,71

RECEITA LIQUIDA 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05

DEPRECIAÇÃO 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00

LUCRO LIQUIDO 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05 3.011,05

INVESTIMENTOS 8.745,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DEPRECIACAO 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00 125,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -874,50

CAIXA LIQUIDO -8.745,00 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 3.136,05 4.010,55

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 6.269,80VPI DO PROJETO 7.604,35TAXA INTERNA DE RETORNO 34,14%EFICIÊNCIA 82%

TEMPO DE RETORNO 2 anos e 9 meses

Anexo F - Fluxo de caixa do investimento na Eletrólise

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DA ÁGUA

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 32.516,00

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00

4- PLANILHA CUSTOS

CUSTO TOTAL 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87 43.076,87

CUSTO TOTAL 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00 1.411,00

RECEITA LIQUIDA 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87

DEPRECIAÇÃO 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00

LUCRO LIQUIDO 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87 39.579,87

INVESTIMENTOS 32.516,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DEPRECIACAO 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00 2.086,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -3.251,60

CAIXA LIQUIDO -32.516,00 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 41.665,87 44.917,47

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 154.260,09VPI DO PROJETO 28.274,78TAXA INTERNA DE RETORNO 128,11%EFICIÊNCIA 546%

TEMPO DE RETORNO 9 meses

Anexo G - Fluxo de caixa do investimento no Electrowinning

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DA ÁGUA

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 22.286,00

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00

4- PLANILHA CUSTOS

CUSTO TOTAL 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93 13.010,93

CUSTO TOTAL 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64 777,64

RECEITA LIQUIDA 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29

DEPRECIAÇÃO 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00

LUCRO LIQUIDO 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29 10.697,29

INVESTIMENTOS 22.286,00 - - - - - - - - - -

DEPRECIACAO 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00 1.536,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -2.228,60

CAIXA LIQUIDO -22.286,00 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 12.233,29 14.461,89

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 34.487,76VPI DO PROJETO 19.379,13TAXA INTERNA DE RETORNO 54,24%EFICIÊNCIA 178%

TEMPO DE RETORNO 1 ANO E DEZ MESES

Anexo H - Desenho esquemático dos tanques de lavagem

VISTA DE TOPO

VISTA FRONTAL

Divisória sem transbordo

Divisória com transbordoTubo de transbordo

Alimentação água nova

Alimentação água nova

Divisória sem transbordo

Divisória com transbordo

Alimentação água nova

Recirculaçãode água

Recirculaçãode água

Tubo de transbordo

Tubo de transbordo

Alimentação água nova

TQ-03 TQ-02 TQ-01

TQ-03 TQ-02

Bicos de lavagem

TQ-01

Tubo de transbordo

Anexo I - Fluxo de caixa do investimento na decapagem

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DA ÁGUA

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 5.000,00

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL

4- PLANILHA CUSTOS

CUSTO TOTAL

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95

CUSTO TOTAL - - - - - - - - - -

RECEITA LIQUIDA 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95

DEPRECIAÇÃO - - - - - - - - - -

LUCRO LIQUIDO 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95

INVESTIMENTOS 5.000,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DEPRECIACAO 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -500,00

CAIXA LIQUIDO -5.000,00 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.260,95 18.760,95

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 75.453,11VPI DO PROJETO 4.347,83TAXA INTERNA DE RETORNO 365,22%EFICIÊNCIA 1735%

TEMPO DE RETORNO 3 meses

Anexo J - Fluxo de caixa do investimento geral

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DA ÁGUA

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 68.547,00

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL

4- PLANILHA CUSTOS

CUSTO TOTAL 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51 77.601,51

CUSTO TOTAL 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35 2.305,35

RECEITA LIQUIDA 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16

DEPRECIAÇÃO - - - - - - - - - -

LUCRO LIQUIDO 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16

INVESTIMENTOS 68.547,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DEPRECIACAO 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -6.854,70

CAIXA LIQUIDO -68.547,00 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 75.296,16 82.150,86

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 270.470,77VPI DO PROJETO 59.606,09TAXA INTERNA DE RETORNO 109,79%EFICIÊNCIA 454%

TEMPO DE RETORNO 11 meses

Anexo K - Fluxo de caixa do investimento geral - análise de risco

1- PLANILHA DA ECONOMIA COM O REUSO DA ÁGUA

ANO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10DATA 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06

2- PLANILHA INVESTIMENTOS

INVESTIMENTO TOTAL 89.111,10

3- PLANILHA DE DEPRECIAÇÃO

DEPRECIAÇÃO TOTAL

4- PLANILHA CUSTOS

CUSTO TOTAL 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96

5- PLANILHA DO FLUXO DE CAIXA

ANO 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ECONOMIA TOTAL 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06 54.321,06

CUSTO TOTAL 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96 2.996,96

RECEITA LIQUIDA 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10

DEPRECIAÇÃO - - - - - - - - - -

LUCRO LIQUIDO 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10

INVESTIMENTOS 89.111,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

DEPRECIACAO 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

VALOR RESIDUAL / CAPITAL DE GIRO 0,00 -8.911,11

CAIXA LIQUIDO -89.111,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 51.324,10 60.235,21

6- QUADRO GERAL

VALOR / CÁLCULOTAXA DE DESCONTO 15%VPL DO PROJETO 148.413,37VPI DO PROJETO 77.487,91TAXA INTERNA DE RETORNO 57,03%EFICIÊNCIA 192%

TEMPO DE RETORNO 1 ano e 9 meses

Anexo L – Desenho esquemático do tanque de separação 1- Início da chuva - descarte inicial da água 2 – Durante a chuva - interligação das calhas

Calha fixa

Queda da água de descarte

Calha articulável

TANQUE DE

CONDENSADO

Microdreno

Bóia suportada para a elevação da calha

articulável

Calha de interligação

com o tanque

Calha fixa

Interligação das calhas

Calha articulável

Microdreno

Bóia suportada para a elevação da calha

articulável

Calha de interligação

com o tanque

TANQUE DE

CONDENSADO