i
Centro de Tecnologia da Indstria Qumica e Txtil Faculdade SENAI/CETIQT
Curso de Bacharelado em Engenharia - Habilitao: Txtil
Stephanie Sousa Lodron
Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de beneficiamento
txtil em uma malha de algodo
Monografia para Graduao a ser submetida
Comisso Examinadora do Curso de Bacharelado em
Engenharia Txtil, da Faculdade SENAI/CETIQT,
como parte dos requisitos necessrios obteno do
grau de Bacharel em Engenharia Txtil.
Prof Gil Leonardo Aliprandi Lucido
Orientador
Prof Daniel da Silva Quaresma
Co-orientador
Rio de Janeiro
2011
ii
Ficha Catalogrfica
Lodron, Stephanie Sousa
Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de
beneficiamento txtil em uma malha de algodo/Stephanie Sousa
Lodron. Rio de Janeiro, 2010
76p.
Monografia para Graduao a ser submetida Comisso
Examinadora do Curso de Bacharelado em Engenharia, da Faculdade
SENAI/CETIQT, como parte dos requisitos necessrios obteno do grau
de Bacharel em Engenharia Txtil.
1. Parmetros eltricos. 2. Beneficiamento txtil 3. Fora
colorstica.
iii
Stephanie Sousa Lodron
Anlise do consumo de energia eltrica de um processo de beneficiamento txtil em uma malha de algodo
Monografia para Graduao a ser submetida Comisso
Examinadora do Curso de Bacharelado em Engenharia, da
Faculdade SENAI/CETIQT, como parte dos requisitos necessrios
obteno do grau de Bacharel em Engenharia Habilitao Txtil.
Data de Aprovao: / / Banca Examinadora: ________________________________________________________ Professor Gil Leonardo Aliprandi Lucido
Msc. Engenharia Ambiental, UERJ
Professor da Faculdade SENAI/CETIQT
________________________________________________________ Professor Daniel da Silva Quaresma
Bsc.Fsico, FTESM
Professor da Faculdade SENAI/CETIQT
________________________________________________________ Professor Sergio Ferreira Bastos
Msc. Engenharia Mecnica, COPPE/UFRJ
Professor da Faculdade SENAI/CETIQT
_________________________________________
Professor Leonardo Teixeira Mendes
Coordenador do Bacharelado em Engenharia Habilitao Txtil
iv
Dedicatria
A minha querida me e amiga, pela sua dedicao e incentivo aos estudos.
v
Agradecimentos
A Deus, por estar comigo todos o dias da minha vida, me abenoar e pela grande
oportunidade de crescimento moral e intelectual.
A minha me, Malvina Maria de Sousa, pelo exemplo de vida, pela me, amiga
e educadora de um amor incondicional. Ao Emmanuel Sousa Lodron, meu irmo
que apesar da pouca idade muito me ensinou. Ao Renato Carneiro de Medeiros pelo
companheiro de todos os momentos. Av Terezinha, av Helena, D. Clia Coelho,
aos meus tios e tias, pelo apoio moral e financeiro, ao meu pai Wellington N. Lodron,
alm de todos da minha famlia e amigos pelo estmulo aos estudos.
Alm disso, agradeo a Companhia Manufatora de Tecidos de Algodo e a
todos que fizeram parte da minha vida no SENAI/CETIQT, principalmente aqueles
que me ajudaram nas horas difceis. Em especial ao professor Sergio Bastos, pela
pacincia e ensinamentos, a professora Lilian Nasser pela oportunidade de
monitoria. Ao professor Ariel Vicentini pela oportunidade de estgio e pelas dicas, ao
professor e coordenador Leonardo Mendes, pelo apoio ao longo do curso, ao
professor Richard Marciel por ter sido sua bolsista; e a todos os professores, amigos
e funcionrios ao qual convivi.
Para a realizao deste trabalho agradeo a instituio SENAI/CETIQT, pelo
apoio financeiro e aos professores e funcionrios Daniel Quaresma, Gil Lucido,
Alexandre Azevedo, Marcos Lima, Ronaldo Souza, Rogrio e aos amigos que me
ajudaram Henrique Emrich, Fagner Rodrigues e Eduardo Habitzreuter.
vi
Jamais te desesperes, mesmo perante as mais sombrias aflies de sua vida,
pois das nuvens mais negras cai gua lmpida e fecunda.
(Provrbio chins)
vii
Resumo
Palavras-chave: parmetros eltricos, beneficiamento txtil, fora colorstica,
custos.
O setor de beneficiamento txtil possui um custo de energia eltrica que
geralmente rateado do custo total, por isso no se consegue ter a preciso do
custo de energia eltrica relativo ao processo. Dentro deste contexto, o objetivo
deste trabalho analisar o consumo de energia eltrica, quantificar este custo em
um processo de beneficiamento txtil e verificar em qual temperatura um corante
reativo, numa determinada tonalidade, apresenta maior fora colorstica
(rendimento do corante). Os processos de beneficiamento - cozinhamento e
alvejamento simultneo e tingimento foram realizados em escala piloto para
medio dos parmetros eltricos. Para medio de parmetros colorimtricos,
foram feitos tingimentos em escala laboratorial para verificar a fora colorstica. Ao
final destes foi possvel concluir que o rendimento do corante influenciava mais no
custo de produo que o prprio consumo de energia eltrica. Alm disso,
observou-se que a temperatura no influenciava significativamente no valor de
potncia eltrica do equipamento empregado na pesquisa (overflow).
viii
Abstract
Palavras-chave: electrical parameters, textile finishing, apparent color strength,
cost
The textile finishing electrical energy cost usually should be prorated from the total
cost. Because of that its not possible precise the process relative electrical energy
cost. The main objective of this research is analyze the electrical energy
consumption, to quantify the textile finishing process costs and check at which
temperature a specific hue reactive colorant presents good apparent color strength.
The finishing process, as well, simultaneous scouring and bleaching and dyeing,
were made on pilot scale to get the electrical measurements. Some laboratorial
dyeing measurements were done to obtain the colorimetric parameters, as well the
apparent color strength. In the end, was possible to accomplish that the dye yeld
was more influent on the production cost than the electrical energy cost. Besides
that, the temperature was not truly influent on the equipment electrical power used
on this research (overflow).
ix
Lista de Tabelas
Tabela 1 - classe de corante 15
Tabela 2 - etapas de tingimento com corantes reativos 16
Tabela 3 - principais mquinas e algumas caractersticas 18
Tabela 4 - consumo final energtico por fonte 20
Tabela 5 - parmetros fsico-qumicos da gua da indstria txtil 21
Tabela 6 - quantidade de produtos qumicos utilizados no beneficiamento primrio
47
Tabela 7 - produtos e quantidades utilizadas no tingimento a 40C 50
Tabela 8 - produtos utilizados na lavagem aps o tingimento 52
Tabela 9 - produtos e concentraes do processo a 60C e a 80C 52
Tabela 10 - consumo em kWh por mquina 72
Tabela 11 - custo de cada processo em R$/kg no horrio de ponta e fora de ponta
72
x
Lista de equaes
Equao 1 reao de saponificao 12
Equao 2 diferena de cor, ECIELab 24
Equao 3 diferena de cor, ECIMC 24
Equao 4 relao absoro e reflexo da luz 25
Equao 5 clculo da potncia ativa 38
Equao 6 clculo da potncia reativa 38
Equao 7 clculo da potncia aparente 39
Equao 8 clculo do fator de potncia 39
Equao 9 clculo do fator de potncia (ANEEL) 40
xi
Lista de Abreviaturas e Siglas
ABINT Associao Brasileira das Indstrias de Notecidos e Tecidos Tcnicos
ABIT Associao Brasileira da Indstria Txtil e de Confeco
ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica
CETIQT Centro de Tecnologia da Indstria Qumica e Txtil
DBO Demanda Bioqumica de Oxignio
Ddp diferena de potencial
DQO Demanda Qumica de Oxignio
EPE Empresa de Pesquisa Energtica
FCEM fora contra eletromotriz
FEM fora eletromotriz
INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
pHpotencial hidrogeninico
PPI Planta Piloto de Inovao em Design e Enobrecimento Txtil
ppm parte por milho
RB Relao de Banho
RIL Rede Integrada de Laboratrio
RECET Associao dos Centros Tecnolgicos de Portugal
SENAI Servio Nacional de Aprendizagem Industrial
xii
SIMORAMACO Sistema de Montagem Rpida para Mquina de Costura
spm sobre peso do material
SST Slidos Suspenso Total
tep tonelada equivalente a um barril de petrleo
xiii
Lista de smbolos
W Watt
V Volt
A Ampre
F Faraday
H Henry
V Volts
xiv
1 INTRODUO 1
1.1 Justificativas e relevncia 1
1.2 Objetivos 2
1.2.1 Objetivo Geral 2
2 REFERENCIAL TERICO 5
2.1 Introduo indstria txtil 5
2.2 Processo industrial txtil 6
2.2.1 Matria Prima da Indstria Txtil 6
2.2.2 Fiao 8
2.2.3 Formao de Tecido e Notecido 9
2.2.4 Beneficiamento Txtil 9
2.3 Processos fsicos e qumicos de beneficiamento e anlise do tecido 11
2.3.1Beneficiamento Primrio 11
2.3.1.1Cozinhamento 11
2.3.1.2 Alvejamento 13
2.3.2 Beneficiamento secundrio 14
2.3.3 Processos contnuos, descontnuos e semicontnuos 17
2.3.4 Entradas e sadas dos processos 19
2.3.4.1 Vapor 19
2.3.4.2 guas de processo txtil 20
2.3.4.3 Efluentes txteis 21
2.3.5 Colorimetria 22
2.4 Custo 25
xv
2.4.1 Tipos de custeio 27
2.4.2 Custeio por Absoro 28
2.4.5 Custo naIndstriaTxtil 28
2.5 Questes scio-ambientais e energticas 29
2.5.1 Fontes renovveis 30
2.5.2 Fontes alternativas 30
2.5.3 Consumo Energtico 30
2.5.3.1 Conceitos bsicos sobre tarifa de energia eltrica 32
2.5.3.2 Classes consumidoras de energia eltrica 34
2.6 Parmetros eltricos 34
2.6.1 Gerao de corrente alternada 35
2.6.2 Sistema trifsico 36
2.6.3 Tringulo de potncia 37
2.6.3.1 Potncia Ativa 38
2.6.3.2 Potncia Reativa 38
2.6.3.3 Potncia aparente 38
2.6.3.4 Fator de potncia 39
2.6.4 Transformador 40
2.6.4.1 Transformador de corrente 41
2.6.5 Harmnicos 41
2.6.6 Processo de medio eltrica 42
2.6.6.1 Voltmetro 42
2.6.6.2 Ampermetro 42
xvi
3 MATERIAIS E MTODOS 44
3.1 Materiais 44
3.1.1 Substrato 44
3.1.2 Cozinhamento e alvejamento simultneo 44
3.1.3 Tingimento no laboratrio e na planta piloto de inovao 45
3.1.4 Equipamentos e software utilizados para anlises 46
3.2 Procedimentos 47
3.2.1 Cozinhamento e alvejamentosimultneo 47
3.2.2 Tingimento em escala laboratorial 50
3.2.3 Tingimento em escala piloto 54
3.2.4 Processo de medio 56
3.2.4.1 Medio eltrica 56
3.2.4.2 Medio no espectrofotmetro 58
4 RESULTADOS 59
4.1 Medies eltricas 59
4.1.1Overflow 59
4.1.2 Centrfuga 65
4.1.3 Secadora 65
4.2 Medies do espectrofotmetro 66
4.3 Anlises dos resultados 66
4.3.1 Anlises dos resultados eltricos 66
4.3.2 Anlises dos resultados colorimtricos 72
xvii
5 CONCLUSES E RECOMENDAES 75
6 REFERNCIA 77
ANEXO 89
ANEXO I 89
ANEXO II 90
1
CAPTULO 1
1 INTRODUO
Neste captulo esto descritos a relevncia do trabalho bem como o objetivo
geral e os especficos.
1.1Justificativas e relevncia
Segundo Gabrielli (2008), se considerarmos que hoje no mundo 86% da
energia consumida tem origem fssil e no renovvel, melhorar a eficincia
energtica significa poupar recursos para as prximas geraes. Alm disso, ocorre
a diminuio dos custos de produo possibilitando bens e servios mais baratos,
portanto mais competitivos, melhorando o desempenho econmico, reduzindo a
necessidade de infraestrutura e energia.
Atualmente, os maiores consumidores de energia eltrica no pas so os
setores industriais, residenciais e comerciais como mostra a figura 1 de consumo por
setores.
Figura 1 - Consumo nacional de energia eltrica (Adaptado EPE, 2011).
De acordo com Resende (2004), os empresrios sempre sustentaram a ideia
de que possuir mquinas mais econmicas era suficiente para economizar energia
eltrica. Eles consideravam que um estudo mais aprofundado sobre o assunto no
compensaria o custo.
26%
44%
17%
14%
Residencial
Industrial
Comercial
Outros
2
Segundo dados da European Commission Directore-General for Energy (EMS-
TEXTILE, 2005), devido atual competitividade global, grande parte das empresas
txteis da Europa j realizou investimentos na rea de conservao de energia
tentando minimizar seus custos operacionais.
Acredita-se que este perfil tambm se modificou em relao s empresas
txteis brasileiras. Os atuais empresrios do setor j consideram o investimento na
anlise dos parmetros de consumo de energia significativamente relevantes para a
reduo dos custos.
No caso da indstria txtil, seus maiores custos, alm do consumo energtico,
so com as matrias primas e a mo de obra, sendo que dentro do contexto de
energia os maiores consumidores so a infraestrutura da fiao e as operaes no
acabamento (RECET et al., 2007). Hoje em dia, a gesto energtica que visa reduzir
o custo de energia eltrica e trmica nas organizaes est se fortalecendo atravs
da melhoria em eficincia energtica e na reduo do gasto com os recursos
naturais, o que tambm acaba beneficiando o meio ambiente.
Diante do exposto, o referido estudo possui justificativa tcnico-acadmica,
para a elaborao da presente monografia, que visa analisar a eficincia energtica,
os impactos ao meio ambiente, e a quantificao do custo total de um processo de
beneficiamento na rea txtil.
1.2 Objetivos
Neste item esto descritos os objetivos gerais e especficos do trabalho.
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho analisar o consumo energtico (o
comportamento ao longo do processo) e quantificar o custo de energia eltrica em
um processo de beneficiamento txtil primrio (cozinhamento e alvejamento
simultneo), alm do processo de tingimento. Com relao a esta etapa, o estudo
tem por objetivo verificar em qual temperatura do processo de tingimento um corante
3
reativo comercial apresentaria maior rendimento em termos de fora colorstica,
associado ao custo energtico.
Dentre os objetivos especficos pode-se citar:
Coletar os dados de consumo energtico, cujas variveis so:
potncia, fator de potncia, corrente, tenso no processo de beneficiamento
primrio (cozinhamento/alvejamento, centrifugao e secagem);
Verificar a fora colorstica onde o corante apresenta o melhor
rendimento, desenvolvendo o processo nas temperaturas de 40C, 60C e
80C, em escala laboratorial;
Coletar os dados de consumo energtico do processo de tingimento
em escala piloto (alm da centrifugao e secagem);
Confrontar os custos relacionados ao consumo de energia eltrica e
quantidade de corante, a fim de identificar um set-point;
Detectar problemas relativos concessionria de energia eltrica e
instalao eltrica do local atravs de um equipamento de medio de
parmetros eltricos porttil.
1.3 Estrutura do trabalho
Este trabalho de monografia de concluso de curso de graduao est dividido
em seis captulos, mais apndices e anexos.
Neste primeiro captulo introdutrio esto descritas a justificativa e a relevncia
que levaram execuo da pesquisa, assim como o detalhamento dos objetivos
gerais e especficos.
No captulo seguinte so apresentados os referenciais tericos relacionados ao
processo txtil, produtos qumicos utilizados, bem como os parmetros eltricos e
questes scio-ambientais.
No terceiro captulo encontra-se a metodologia adotada sendo descritos os
materiais e os procedimentos realizados.
J no captulo quatro, esto os resultados encontrados e as anlises de acordo
com os objetivos propostos.
4
O captulo cinco apresenta as concluses referentes aos resultados obtidos e
algumas recomendaes.
Aps o sexto captulo de referncias bibliogrficas so apresentados o
glossrio, apndices e anexos relativos pesquisa.
5
CAPTULO 2
Este captulo apresenta alguns conceitos importantes para o desenvolvimento
deste trabalho, tais como processo txtil, custos e parmetros eltricos.
2 REFERENCIAL TERICO
2.1 Introduo indstria txtil
Os artefatos txteis existem a milhares de anos e eram produzidos por
artesos em pequenas quantidades. O acmulo de capital, a revoluo comercial e
as novas mquinas que substituam a mo de obra humana deram origem
Revoluo Industrial, cuja indstria txtil foi precursora e a que mais se desenvolveu.
em termos de novas tecnologias (como teares mecnicos, mquinas de fiar, etc).
Nesta poca, a utilizao de energia trmica no era apenas para o aquecimento e
sim para sua transformao em energia mecnica (JNIOR, 2011).
Na poca do descobrimento do Brasil, foi observado que j havia alguns
produtos txteis rudimentares feitos manualmente pelos indgenas. A ento colnia
de Portugal comeou a desenvolver as atividades industriais txteis a fim de atender
ao mercado interno. Porm, Portugal por medo de que a colnia se tornasse
independente financeiramente, promulgou um alvar de proibio onde s se
poderiam fabricar tecidos grossos para empacotamento e roupas de escravos.
Mesmo depois com a revogao deste alvar, o Brasil no conseguiu ampliar suas
atividades devido ao tratado comercial que dava uma tarifa preferencial as
importaes inglesas. Somente no ano de 1844, com a Lei Alves Branco, surgiu uma
perspectiva para as atividades industriais na rea txtil (COMPANHIA INDUSTRIAL
CATAGUASES, 2011).
De acordo com a ABIT (2011) (dados referentes a 2010), o Brasil o quinto
maior produtor txtil do mundo, segundo maior empregador da indstria de
transformao e principal gerador do primeiro emprego. A indstria txtil possui
cerca de 1,7 milhes de empregados e a cadeia produtiva txtil e de confeco
6
faturou US$ 52 bilhes, onde 97% (US$ 50,6 bilhes) foram para o mercado interno
e 3% para o mercado externo (US$ 1,4 bilho).
Esta cadeia produtiva txtil pode ser formada por diversos setores
conforme o tipo de consumidor que ela busca atender. Na figura 2, encontra-se uma
das cadeias txteis possveis.
Figura 2 - Cadeia Txtil (Adaptado BNDES, 2009).
2.2 Processo industrial txtil
Neste item esto descritos as etapas do processo txtil, para um artigo de
algodo.
2.2.1 Matria Prima da Indstria Txtil
A indstria txtil responsvel por produzir materiais txteis (ou notxteis)
possui como matria prima as fibras que podem ser de origem natural: vegetal, tais
como caules, folhas, frutos e sementes; mineral como o amianto; ou animal, atravs
de pelos grossos ou finos e filamentos de casulos do bicho da seda, conforme
pode ser observado na figura 3 (BRAGA1, 2009).
Alm das fibras naturais existem as artificiais e sintticas. Estas so obtidas
atravs de polmeros que so macromolculas e que possuem unidades repetidas
regularmente ao longo da cadeia, denominadas meros. Quando se utiliza um
polmero natural, que tem origem vegetal ou animal, se denomina de fibra artificial;
1 BRAGA, Edi. Tipos de fibras. 2009. Notas de aula
Algodo
Fiao
Tecelagem/Malharia/ Notecidos
Primrio
Secundario
Beneficiamento
Confeco
Mercado
7
quando este polmero sintetizado, ou seja, processado em laboratrios so
chamados de sintticos.
Figura 3 - Diviso das fibras naturais (Adaptado de BRAGA, 2009).
De acordo com a ABIT (2010), o algodo a fibra mais consumida
industrialmente no Brasil, onde foram consumidas 1.015.000 toneladas/ano. A figura
4 apresenta o grfico com os percentuais das fibras mais consumidas no Brasil.
Figura 4 - Consumo de fibras no Brasil (Adaptado de ABIT, 2010).
O algodo classificado como um vegetal da ordem das Malvceas e sua
denominao se divide em quatro espcies: Gossipyum inducum, G. arboreum, G.
hirsutum e G. barbadense. um composto orgnico onde cerca de 90% da sua
estrutura celulose associada a protenas, pectinas, leos e ceras, como mostra a
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
Algodo Polister Polipropileno Poliamida
*Dados referentes ao ano de 2010.
8
figura 5. Em relao s fibras sintticas, o algodo apresenta um toque mais
agradvel e melhor absoro de umidade (BRAGA2, 2010).
Figura 5 - Estrutura qumica da fibra de algodo (BRAGA2, 2010)
2.2.2 Fiao
Estas fibras passam por diversos processos, sendo o primeiro a fiao. Este
setor pode ser definido como um conjunto de vrias operaes para a transformao
de materiais fibrosos (seja de origem natural, artificial ou sinttica) em fio, cujas
operaes fundamentais so: abertura, limpeza, estiragem e aplicao de toro
(LOPES3, 2008).
Existem vrias possibilidades de layouts e mquinas dependendo da
aplicao final do fio e sua composio. A figura 6 mostra a classificao dos fios.
Figura 6 - classificao dos fios (Adaptado Lopes3, 2008)
2BRAGA, Edi. Algodo. 2010. Notas de aula
3LOPES, Lizander. Fundamentos de fiao. 2008. Notas de aula
9
A partir do fio forma do podem-se ter vrios destinos: beneficiamento para
obteno do fio tinto; tecelagem para a preparao do tecido seja plano ou em
malha; ou ainda para a formao de notecidos (resduos de fios).
2.2.3 Formao de Tecido e Notecido
Segundo Pereira (2009), tecido um material formado por estruturas de fios,
onde os fios entrelaados se cruzam formando um ngulo reto que chamado de
tecido plano, cujos fios dispostos na vertical so os de urdume e dispostos na
horizontal, os de trama. J a estrutura mais flexvel, formada por laadas
denominada de malha e pode ser formada por urdume ou trama apresentando
colunas e cursos, como pode-se observar na figura 7.
Figura 7 - Ao lado esquerdo um exemplo de estrutura plana e do lado direito formao de malha
(PEREIRA, 2009)
Alm dos tecidos planos e malhas, existem os notecidos. Eles surgiram da
necessidade econmica de reciclar resduos e fibras, diminuir processos para
fabricao de artigos de baixo valor agregado (por exemplo, tapetes), no sendo
necessariamente formados por estruturas entrelaadas. De acordo com a NBR-
13370, [...] uma estrutura plana, flexvel e porosa, constituda de vu ou manta de
fibras ou filamentos, orientados direcionalmente (ABINT, 2011).
2.2.4 Beneficiamento Txtil
O beneficiamento o setor que mais agrega valor ao artigo txtil.
responsvel pela eliminao de impurezas como leos e gorduras, branqueamento
10
do material, modificao fsico-qumica do substrato txtil e acabamentos especiais,
que alteram o toque e adiciona algumas caractersticas ao material, tais como
retardante de chama, produtos antimicrobianos, etc. Esse setor dividido
basicamente em beneficiamento primrio, secundrio e tercirio.
Segundo Souza4 (2008), o beneficiamento primrio envolve operaes
mecnicas, fsicas, qumicas e fsico-qumicas, com o objetivo de eliminar as
impurezas das fibras txteis e preparar o material para as prximas etapas.
Responsvel por processos como desengomagem, cozinhamento, purga,
alvejamento, mercerizao, entre outros.
J o beneficiamento secundrio responsvel pela atribuio de cor ao
material txtil, seja em peas confeccionadas, tecidos, fios ou fibras. Este processo
ocorre atravs da modificao fsico qumica do material txtil onde a luz refletida
pelo mesmo provoca uma percepo de cor aos olhos do observador. Dividido em
estamparia e tinturaria, a grande diferena est na atribuio de cor, onde a primeira
localizada e gera um motivo (figura 8), enquanto a segunda total e uniforme,
como mostra a figura 9 (PEIXOTO & CUNHA5, 2008; MENDES6, 2011).
Figura 8 - tecido estampado (http://amandavendramin.blogspot.com/2009/06/estampa.html)
Figura 9 - Tecido tinto
(http://www.wscom.com.br/noticia/economia/EMPRESAS+TEXTEIS+INOVAM+-94323)
4 SOUZA, Ronaldo. Fundamentos de beneficiamento txtil. 2008. Notas de aula
5 PEIXOTO, Andr; CUNHA, Renato. Processo e Sistema de Beneficiamento txtil II. 2011.
Notas de aula 6 MENDES, Leonardo. Processo e sistema de beneficiamento txtil III. 2011. Notas de aula
11
O beneficiamento tercirio busca atender as necessidades dos consumidores
atravs de algumas modificaes nas caractersticas dos substratos txteis, como
brilho, amaciamento, encorpamento, alm de outras propriedades tais como
retardante de chama, antimicrobiano, repelentes, etc. A maioria dessas aplicaes
so feita em tecidos (planos e malhas) e notecidos atravs de processos
mecnicos e qumicos (UEDA, 2006; SOUZA, 20117; SCHINDLER & HAUSER,
2004).
2.3 Processos fsicos e qumicos de beneficiamento e anlise do tecido
Neste item esto descritos os principais processos da rea de beneficiamento
txtil, assim como suas anlises.
2.3.1Beneficiamento Primrio
Este setor responsvel pela eliminao de impurezas e preparao do
substrato txtil para as prximas etapas. Onde ser descrito o cozinhamento e o
alvejamento.
2.3.1.1Cozinhamento
Como j descrito antes, o algodo por ser uma fibra natural que possui ceras,
leos e gorduras que so insolveis a gua e deixam o substrato txtil com
caracterstica hidrfoba, ou seja, sem afinidade pela gua, o que no bom para
outros processos como o alvejamento e o tingimento.
Os leos e gorduras so steres do glicerol com cidos graxos e lcoois
trihdricos. A figura 10 mostra a estrutura de uma gordura (SOUZA8, 2009).
7 SOUZA, Ronaldo Processo e sistema de beneficiamento IV. 2011. Notas de aula
8 SOUZA, Ronaldo. Processo e sistema de beneficiamento I. 2009. Notas de aula
12
Figura 10 - Estrutura Glicerol (SOUZA7, 2009)
O processo de beneficiamento txtil que visa eliminar estas ceras, leos e
gorduras para deixar o tecido mais homogneo e com uma boa hidrofilidade
conhecido como cozinhamento. Este processo muito utilizado e consome grandes
quantidades de gua, produtos qumicos, energia (trmica e eltrica) e tempo.
(SOUZA7, 2009; PEIXOTO & CUNHA9, 2008; CHOUDHURY, 2006). Ele consiste,
fundamentalmente, em trs etapas:
Saponificao: o substrato txtil contendo estes resduos naturais aquecido
na presena de uma soluo de hidrxido de sdio ou potssio, ocorrendo
uma reao de hidrlise que pode formar sais cidos de sabo ou
detergentes, como mostra a equao 1;
HHH
CCC
OOCCOOCCOOCC
H
H
H
NaOHHHH
CCC
OHOHOH
C H COONa
H H
17
1717
+ 3 + 3 17 35
(1)
Emulsificao: estes sabes e detergentes tendem a se concentrar na
superfcie das solues e com isto h uma diminuio da tenso superficial
causada por foras laterais na superfcie. Alm disso, por possurem uma
parte hidrfila ( a) e outra hidrofbica ( 3 2 2 n 2), podem
separar o leo da gua. A parte hidrfila se liga gua e a parte hidrofbica
aos leos e gorduras, formando gotculas esfricas que facilitam a separao
da fibra por agitao e permite a formao de uma emulso;
9 PEIXOTO, Andr; CUNHA, Renato. Processo e sistema de beneficiamento txtil II. 2008
13
Extrao por solventes: a ao dos solventes orgnicos permite a
solubilizao das ceras, leos e gorduras que so insolveis em gua,
facilitando a sua remoo do substrato txtil.
A importncia deste processo e sua intensificao dependem de alguns fatores
como a quantidade de impurezas presentes no material, tais como sementes e
folhas; tipo de algodo; construo do tecido; densidade de fios, etc. Alm disso,
deve-se atentar para os produtos qumicos que so utilizados. Por exemplo, os
detergentes empregados, principal substncia deste processo, proporciona um bom
equilbrio e limpeza ao substrato. Existem diversos tipos disponveis: inicos, no
inicos, catinicos ou em misturas com outros produtos, como o solvente. Neste
processo, tambm comum se utilizar uma substncia umectante que homogeniza
a superfcie do material a ser tratado, acelerando todo o processo. (CHOUDHURY,
2006).
2.3.1.2 Alvejamento
Alm das impurezas citadas anteriormente, os substratos de algodo
possuem uma pigmentao amarelada ou amarronzada natural que deve ser
removida. No caso dos substratos que visam atender a linha de brancos, o
alvejamento deve ser feito com um maior rigor, mas tambm importante que esta
remoo ocorra nos artigos que passaro pelo processo de tingimento, pois estas
pigmentaes afetam o brilho e a tonalidade do artigo tingindo (LUCIDO, 2010;
CHOUDHURY, 2006).
O processo denominado de alvejamento ocorre pela oxidao dos pigmentos
naturais das fibras celulsica. Os principais agentes oxidantes so o hipoclorito de
sdio (NaClO) e o perxido de hidrognio (H2O2), sendo este o mais utilizado pelas
indstrias hoje em dia, por se decompor em oxignio e gua e por ser mais verstil,
j que pode ser processado a quente ou a frio (SOUZA7, 2009).
O perxido de hidrognio um composto cido, porm fraco, que ao se
ionizar na gua forma ons de hidrognio e peridroxila ( -), que o agente
responsvel pelo alvejamento. A figura 11 mostra est reao.
14
Figura 11 - reao de ionizao do perxido de hidrognio.
importante ter ateno com o uso do perxido devido a sua decomposio
em reao com ons metlicos, tais como o cobre e o ferro, que pode danificar a
fibra. Alm disso, um fator importante para que ocorra um processo com eficcia o
pH adequado para que ocorra o alvejamento.
No pH < 10, o 2 2 predomina, mas inativo como alvejante. No pH entre 10
e 11 h uma moderada concentrao de -, sendo esta a faixa tima para um
alvejamento controlado entre 10,2 e 10,7. Com o pH > 11, h uma gerao muito
rpida de e o alvejamento fica sem controle (SOUZA7, 2009).
Alm do perxido de hidrognio, este processo necessita de um estabilizador
para atuar como uma soluo tampo e controlar os efeitos do perxido. O mais
utilizado o silicato de sdio por ser o mais eficiente e econmico (SOUZA7, 2009).
Tambm podem ser utilizados processos combinados, como
cozinhamento e alvejamento simultneos, um processo mais rpido e econmico,
utilizado principalmente quando os tecidos que sero tingidos. Neste processo se
empregam basicamente: detergentes, hidrxido de sdio (soda custica), perxido
de hidrognio e o estabilizador do perxido (CHOUDHURY, 2006; SOUZA6, 2011).
2.3.2 Beneficiamento secundrio
Nesta subrea, utilizam-se basicamente corantes e pigmentos para a colorao
dos substratos. A grande diferena entre estas substncias est relacionada
solubilidade, j que a maioria dos pigmentos no so solveis em gua e no
possuem afinidade por fibras, portanto s se fixam na superfcie do material com a
ajuda de fixadores (resinas) e so muito empregados na estamparia. J os corantes,
alm de serem solveis em gua, possuem afinidade por fibras e se fixam atravs
de ligaes qumicas e outras interaes fsico-qumicas, consequentemente so
mais utilizados na tinturaria (PEIXOTO & CUNHA9, 2008).
15
A interao qumica entre o corante e a fibra, na maioria das vezes, se d em
meio aquoso. Existem diversos tipos de ligaes qumicas que dependem dos
elementos que formam o corante e o substrato, que por sua vez tm capacidades
diferentes em atrair os eltrons (eletronegatividade) (RENDELUCCI, 2011;
BORGES, 2010). Estas caractersticas fsico-qumicas influenciam nas interaes
entre o corante e a fibra, ou seja, no seu rendimento no processo de tingimento.
Os corantes so divididos em classes, onde cada uma mais especfica para
tingir um tipo diferente de fibra, ou seja, dependendo do material, o corante pode
interagir de forma diferente, o que o torna mais usual para determinados tipos de
substratos do que em outros. A tabela 1 indica as classes dos principais corantes e
os tipos de fibra a ser utilizada.
Dentre as classes apresentadas, o corante reativo tem sido muito empregado
no tingimento de fibras celulsicas, desde quando foi descoberto em 1953 por I. D.
Rattee e W. E. Stephen, que observaram que alguns grupos reativos de algumas
substncias reagiam quimicamente com a celulose em solues alcalinas (PEIXOTO
& CUNHA9, 2008).
Tabela 1 - classe de corante
Classe de Corante Tipo de fibra
cido Protica e poliamida
Mordente (ao cromo) Protica e poliamida
Reativo Celulsica e protica
Direto Celulsica
Sulfuroso Celulsica
cuba Celulsica
Bsico Acrlico
Disperso Polister, poliamida, acrlico e
acetatos de celulose.
Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.
16
Este corante possui um grupo cromforo que responsvel pela cor e um
grupo solubilizante, responsvel pela solubilidade, substantividade e grau de
migrao. Existe ainda um grupo reativo que se fixa no tecido atravs de ligaes
covalentes feitas entre o corante e a celulose. Este tipo de ligao atribui grande
estabilidade a cor do substrato txtil, se comparado a outros corantes (PEIXOTO &
CUNHA9, 2008; LUCIDO, 2010).
Devem-se tomar algumas precaues no processo de tingimento com corantes
reativos, pois alm de reagirem com a fibra celulsica, tambm reagem com a gua.
A chamada reao de hidrlise faz com que o corante se ligue a fibra atravs de
ligaes secundrias que so removidas no processo de lavagem (PEIXOTO &
CUNHA9, 2008; REIS, 2009).
Vale lembrar, que s o corante e a gua no conseguem tingir com eficincia e
nem fixar o corante no substrato. Portanto, necessrio empregar auxiliares como
(CHOUDHURY, 2006; PEIXOTO & CUNHA9, 2008):
Eletrlito: aumenta a substantividade do corante, ou seja, a capacidade do
corante de ser absorvido pela fibra, onde o mais indicado o sulfato de sdio,
por ser um sal mais puro;
Corretor de pH: hidrxido de sdio e carbonato de sdio (barrilha), que
conferem a alcalinidade ao meio, faixa de pH na qual o corante reativo
empregado.
A tabela 2 indica as etapas do tingimento com corantes reativos.
Tabela 2 - etapas de tingimento com corantes reativos
Etapas Caractersticas
Absoro Onde o corante absorvido pela fibra em meio neutro,
atravs da adio de eletrlito;
Reao Quando se acrescenta uma soluo alcalina de forma que
ocorra a reao entre o corante e a fibra;
Eliminao Onde os corantes que se fixaram atravs ligaes
secundrias (corante hidrolisado) so removidos.
Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.
17
O processo final do tingimento basicamente composto pelo enxgue com
gua, seguido de uma neutralizao com uma soluo de cido actico para que a
fibra, que at ento se encontrava alcalina, fique com pH prximo de 7.
Posteriormente, o material processado com uma soluo de detergente a uma
temperatura de 90C e novamente enxaguado. (AZEVEDO10, 2011).
2.3.3 Processos contnuos, descontnuos e semicontnuos
No beneficiamento existem os processos contnuos, semicontnuos e
descontnuos, onde a grande diferena entre estes est na quantidade de material a
ser processado.
Os processos contnuos so aqueles que no apresentam paradas e
interrupes. So processos utilizados para grandes quantidades de materiais e
geralmente as mquinas so abertas, ocorrendo por impregnao. J os
semicontnuos so aqueles que geralmente possuem quantidade limitada de
material (PEIXOTO11, 2011).
Segundo Peixoto11 (2011), os processos descontnuos, tambm conhecidos
como processos por esgotamento, so aqueles onde a quantidade de material
limitada, as mquinas geralmente so fechadas e existem interrupes e
renovaes de banho com volumes constantes ao longo do processo. Estes
volumes so determinados em funo da relao de banho (RB) que calculada
atravs da relao entre a massa do material a ser utilizado e o volume de banho. A
tabela 3 indica as principais mquinas utilizadas no beneficiamento e suas
caractersticas.
10
AZEVEDO, ALEXANDRE. Colorimetria. 2011. Notas de aula 11
PEIXOTO, Andr. Processo e sistema de beneficiamento txtil. 2011. Notas de aula
18
Tabela 3 - principais mquinas e algumas caractersticas
Nome Artigo Processo
Barca Tecido de malha Descontnuo
Jet/Overflow Tecido de malha Descontnuo
Jigger Tecido Plano Descontnuo e SemiContnuo
Autoclave/Turbo Fios ou fibras soltas/tecidos Descontnuo
Foulard Tecido plano e de malha (aberta) Contnuo e SemiContnuo
Vaporizador Fios, tecidos planos e malhas Contnuo
Rama Tecidos planos e malhas Semicontnuo e Contnuo
Fonte: Adaptado de Peixoto & Cunha9, 2008.
Da famlia do Jet, a mquina overflow foi projetada para tecidos de malha
delicados que podem ser de origem natural ou sinttica. Por ser uma mquina
fechada, ela possui diversas vantagens, como conseguir manter temperaturas
relativamente altas, sem perda de vapor. Alm disso, possui baixas relaes de
banho, grande movimentao do mesmo, o que lhe confere um alto poder de
igualizao. Na figura 12 encontra-se o desenho deste modelo de mquina
(PEIXOTO& CUNHA8, 2008; JET DYEING MACHINE, 2011).
Geralmente, esta mquina de material inoxidvel e pode ser controlada de
forma manual ou automtica, o que permite programar todas as variveis de
processos, como temperatura, produtos utilizados, etc. Alm disso, est mquina
conta com (JET DYEING MACHINE, 2011):
Trocador de calor: para o resfriamento ou o aquecimento do banho;
Molinelo: pea da mquina responsvel pela movimentao do substrato
txtil;
Funil: reservatrio onde so acrescentados os produtos solubilizados
necessrios ao processo;
19
Figura 12 - Overflow (LEEDS, 2008, apud SOUZA12
, 2008)
2.3.4 Entradas e sadas dos processos
Os processos do setor de beneficiamento txtil necessitam de insumos como
gua para solubilizao dos produtos qumicos como os corantes; de vapor para o
aquecimento dos banhos, bem como energia eltrica, para a movimentao dos
motores e etc. Alm disso, estes processos geram um efluente composto de
subprodutos e excessos de produtos qumicos e gua.
2.3.4.1 Vapor
Alguns processos de beneficiamento txtil, tais como o cozinhamento, o
alvejamento e maioria dos tingimentos, necessitam de temperaturas altas para a
realizao dos processos. Desta forma, utiliza-se um gerador de vapor (caldeira)
para atingir as temperaturas que os processos exigem.
A caldeira produz vapor atravs do aquecimento de um fluido vaporizante, que
geralmente gua. Como nas indstrias em geral, as caldeiras so do tipo que
12
LEEDS.Overflow. apud SOUZA, Ronaldo. Fundamentos de acabamento I. 2008.
20
queimam combustvel para gerar calor. A tabela 4 mostra consumo no ano de 2009
por fontes utilizadas pela indstria txtil (JNIOR, 2005).
Tabela 4 - Consumo Final Energtico por Fonte
Fontes 103tep
Gs Natural 14.545
Carvo Mineral 2.958
Lenha 16.583
Bagao de Cana 28.837
Carvo Vegetal 3.970
leo Diesel 36.911
leo Combustvel 5.986
Adaptado de Balano Energtico Nacional 2010:
O vapor gerado pela caldeira pode ser: direto, aquele que entra em contado
com o material ou indireto quando o aquecimento separado por uma superfcie
evitando contato com o material. Alm disso, o vapor pode ser de dois tipos:
superaquecido (vapor que fornece temperaturas mais baixas) ou saturado (vapor
que atinge temperaturas mais altas, entre 170C a 374C). O vapor superaquecido
utilizado para gerao de energia eltrica ou mecnica em ciclos termodinmicos, e
neste caso a limitao de temperatura fica por conta dos materiais de construo
empregados. O vapor saturado tem como grande vantagem manter a temperatura e
a presso constantes durante a condensao e as temperaturas mais elevadas so
possveis com o aumento da presso de saturao (FERREIRA, 2011).
2.3.4.2 guas de processo txtil
A gua caracterizada por ser um solvente universal, sendo muito utilizada
pela indstria txtil como um veculo responsvel pelo transporte de produtos
qumicos e/ou para remover excesso destes. Para isto, necessrio utilizar padres
especficos de qualidade, que garantam um processo eficaz (LUCIDO13, 2011;
BORGES, 2010).
13
LUCIDO, Gil. Tratamento de efluentes txteis. 2011. Notas de aula
21
A tabela 5 mostra os valores de alguns parmetros da gua importante para os
processos txteis.
Tabela 5 - parmetros fsico-qumicos da gua da indstria txtil
Parmetros Unidades Valores
pH - 6,9 7,1
Cor uPt-Co Incolor (
22
(Demanda Bioqumica de Oxignio), SST (Slidos Suspensos Totais), pH e a cor
(LUCIDO12, 2011).
O tratamento do efluente txtil feito em uma ETE (Estao de Tratamento de
Efluentes), que geralmente dividido em: preliminares, biolgicos e avanados. Os
preliminares so compostos por tratamentos mecnicos, qumicos ou fsico-qumicos
como gradeamento, peneiramento, tanques de ajustes de pH, entre outros, e
responsvel pela eliminao de partculas slidas, ajustes e homogeneizao do
efluente. J o tratamento biolgico utiliza microorganismos aerbios (lodos ativados)
que so sedimentados, assim o lquido sobrenadante (efluente tratado) segue para
prxima etapa e o lodo coletado. Nos tratamentos avanados se utilizam
processos de coagulao e floculao qumica, que so responsveis pela remoo
da cor (LUCIDO11, 2011).
2.3.5 Colorimetria
Segundo Ferreira & Azevedo14 (2011), a cor uma sensao interpretada no
crebro pela radiao luminosa que captada pelos nossos olhos. Para que haja a
percepo de cor necessrio: o objeto, o observador e uma fonte de luz. Ns seres
humanos percebemos apenas a faixa visvel do espectro entre 400 a 700
nanmetros, como mostra a figura 13.
Figura 13 - espectro eletromagntico (http://quimica12mp.no.sapo.pt/Radia%E7%E3o.html)
A luz branca composta de todas as cores monocromticas contidas no
espectro visvel, podendo ser observada pela decomposio atravs de um prisma,
como mostra a figura 14.
14
FERREIRA, Danielle; AZEVEDO, Alexandre. Colorimetria aplicada. 2011. Notas de aula
23
Figura 14 - O espectro da luz branca (FERREIRA & AZEVEDO12, 2011)
A medio de cor pode ser feita atravs do espectrofotmetro, instrumento
que possui uma luz policromtica que ilumina a amostra difusamente. Esta luz
refletida pela amostra passa por um prisma que decompem as faixas de luzes (em
luzes monocromticas) que so detectadas por sensores que enviam est imagem
para um processador que gera uma curva de reflectncia, como mostra a figura 15
(FERRERIA & AZEVEDO14, 2011).
Figura 15 - funcionamento do espectrofotmetro
Atravs da curva de reflectncia o software calcula os trs atributos
necessrios para definir cor, que so:
Luminosidade: equivale a uma escala que vai do preto ao branco, passando
pelos tons de cinza padres;
Tonalidade: so as variaes de cores;
24
Croma: que pode ser descrito pela quantidade de cor (vivacidade).
Para quantificar a cor, existem as coordenadas colorimtricas como
mostra a figura 16, onde L* o eixo da luminosidade, +a* (vermelho), -a
(verde), +b (amarelo), -b (azul). Alm disso, o C* o croma e h a
tonalidade (FERREIRA & AZEVEDO13, 2011).
Figura 16 - espao CIELAB (FERREIRA & AZEVEDO12
, 2011)
A diferena entre um padro e uma amostra, pode ser calculada pelo *CIELab
de acordo com a equao 2, ou pelo
com a equao 3, sendo este ltimo
uma modificao do CIELAB, porm com uma tolerncia que permite uma melhor
avaliao entre o desvio de cor visual e a medio instrumental. A norma ASTM D
2244-05 recomenda o clculo CMC para substratos txteis, que deve ser uma
relao 2:1, pois a diferena de luminosidade tem a metade da importncia do
croma e da tonalidade (FERREIRA & AZEVEDO13, 2011; MORENVAL E
BITTENCOURT, 2007).
ab
2 a
2 b
2 (2)
l l
(3)
25
No software do espectrofotmetro, tambm possvel identificarmos o
rendimento do corante atravs da fora colorstica (strength apparent %) e assim
evitar problemas na produo quanto a lotes diferentes de corantes ou a mudanas
no processo. Isto possvel atravs de um modelo matemtico que leva em
considerao o substrato, produto qumico (corante) e comprimento de onda. A
maioria dos softwares de espectrofotmetro baseiam-se na teoria de Kubelka-Munk,
que relaciona a absoro (K) e a reflexo da luz (S) como descrito na equao 4
(HUNDER & HAROLD, 1987).
1-
2
2 (4)
Para analisar o rendimento do corante, necessrio escolher uma amostra
como padro e para assim compar-la com outras amostras, onde o padro
considerado o valor nico de 100% a ser comparado com a amostra. Segundo
Ferreira & Azevedo14 (2011), geralmente o valor mais aceitvel para amostras tintas
em tecido de algodo uma diferena de 2,5% para mais ou para menos.
2.4 Custo
Segundo Neves & Viceconti (2010), foi a partir da revoluo industrial que
surgiu a necessidade da contabilidade se voltar para o custo, visto que
anteriormente, a maioria das transaes ocorria atravs da compra e venda - o
comrcio. Logo, no havia custo de produo, de estoque, de matria prima, etc.
A contabilidade de custo, que no incio fornecia apenas avaliaes de estoques
e apuraes de resultados, hoje uma importante ferramenta na tomada de
decises, no auxlio ao controle e planejamento administrativo, alm de calcular o
custo e o lucro do produto e/ou servio (NEVES & VICECONTI, 2010; ALMEIDA &
SANTOS, 2007). Desta forma, a contabilidade de custos tornou-se ... uma das
principais fontes de informaes gerenciais dentro das organizaes A DA &
SANTOS, p. 20, 2007).
26
Dentro deste contexto importante descrever em que parte o custo est
alocado. Segundo a Luso Consulting (2005), o custo faz parte dos gastos de uma
organizao, onde estes gastos so todos os sacrifcios financeiros que uma
organizao paga para a obteno de um produto ou servio. Geralmente, so
divididos em investimentos, despesas e custos.
Os investimentos so gastos relacionados compra de bens de carter
permanente ou solicitao de servios visando benefcios futuros, como mveis e
utenslios, aplicaes financeiras, entre outros.
J as despesas so os gastos que no fazem parte do processo de obteno
do produto, ou seja, so aqueles gastos com bens ou servios que esto
relacionados, por exemplo, com a rea administrativa e comercial.
Para Neves & Viceconti p. 16, 2010 , custo so todos os gastos relativos
atividade de produo, ou seja, todo o bem e servio utilizado na transformao do
produto e/ou servio final. J para Martins (2003, apud Almeida & Santos, 2007, p.
22), custo ... o dispndio em dinheiro, tempo, esforo, etc.) a ser feito para se
obter algo; em sentido econmico o preo pago pela aquisio ou produo de um
bem.
Geralmente custos so divididos em (NEVES & VICECONTI, 2010):
Custos diretos: so aqueles que pode ser alocados diretamente ao
produto fabricado, como matria prima, embalagens e mo de obra;
Custos Indiretos: so aqueles que dependem de alguns clculos, pois
fazem parte do custo de outros produtos ou so custos que no esto
diretamente relacionados com o produto. o caso da depreciao de
equipamentos que so utilizados para fabricao de diversos produtos,
bem como gastos relacionados limpeza, salrios dos profissionais na
rea administrativa, etc.
O custo de energia eltrica, por exemplo, pode ser um custo direto ou indireto.
Ela pode ser considerada como custo direto apenas quando possvel saber o
quanto foi consumido de energia eltrica para a fabricao de um produto. Quando o
consumo de todos os setores torna-se um custo indireto, visto que desta forma,
27
avaliam-se custos de energia de vrios produtos e de outros setores como a rea
administrativa (escritrio, por exemplo) (NEVES & VICECONTI, 2010).
Alm disto, o custo pode ser fixo quando independe da quantidade de produtos
produzidos. Por exemplo, o aluguel do espao onde se localiza a fbrica. Ou ento,
varivel, quando o custo altera em funo do volume de produtos. Este o caso das
embalagens. Ou ainda, semivarivel, onde os custos podem variar com volume, mas
possuem uma parte fixa, como por exemplo, uma conta de luz ou de gua (mesmo
que no haja consumo, deve-se pagar uma taxa mnima). Existem tambm os
semifixos (ou custos de degraus), que so aqueles que so fixos at determinada
faixa de produo e tornam-se varivel com a mudana desta faixa (NEVES &
VICECONTI, 2010).
A figura 17 mostra a estrutura dos custos de uma indstria e a formao do
preo final, onde o mesmo composto pelo custo total e comercial, mais o lucro. O
custo total composto pelo custo da fabricao do produto mais as despesas com a
rea administrativa.
2.4.1 Tipos de custeio
Dentro desta temtica podemos verificar o quanto complexo e importante a
formao de custos, ou seja, o quanto fundamental que o sistema de custeio
Custo de
fabricao
Despesas de
Administrao
& Marketing
Custo
Total
Custo de
Comercializao
Preo de
Venda
Custo
Varivel
Gastos Gerais de
Fabricao Custo
Total
Lucro
Pretendido
Custo de
Comercializao
Custo de
Materiais
de
Consumo
Custo de Mo de
obra direta
Custo de
Matria Prima
Figura 17 - estrutura de custos (adaptado de Luso Consulting, 2005).
28
escolhido atenda s necessidades da empresa e fornea as informaes
necessrias para a organizao.
Por sistema de custo entende-se o conjunto dos meios que a empresa utilizar para coletar e sistematizar os dados de que necessita para produzir informaes gerenciais teis para toda a organizao e seus nveis hierrquicos (DIAS & PADOVEZE 2007, apud POMPERMAYER, 1999, p. 23).
Segundo Andrade et al. (2006), os principais mtodos de custeios so: por
absoro, varivel e ABC. Os dois primeiros so conhecidos por alguns autores
como mtodos tradicionais. Tambm valido lembrar que nenhum mtodo melhor
que o outro. O que ocorre que um pode atender melhor s necessidades do que
outros. No caso da indstria txtil, destaca-se o custeio por absoro que ser
descrito posteriormente.
2.4.2 Custeio por Absoro
O custeio por absoro o mtodo de apurao de custos, que tem como
finalidade ratear os custos relativos produo. Geralmente, separa todos os custos
e despesas, depois identifica se so custos diretos ou indiretos produo em um
perodo determinado, e por fim verifica o custo da produo final dos produtos
vendidos e o resultado global (NEVES & VICECONTI, 2010).
2.4.5 Custo na Indstria Txtil
Hoje com um mundo globalizado, a competitividade est cada vez maior e o
que faz uma empresa se destacar no mercado so as prticas administrativas e
controle gerenciais. Busca-se sempre um diferencial no seu produto, com qualidade
e com um custo cada vez menor. Este ltimo, por sua vez, determinante, pois
influencia diretamente no lucro e na receita de uma organizao (JUNIOR &
CARVALHO, 2010; RIBEIRO15, 2011).
Segundo Silva et al. (2006), a indstria txtil, ainda utiliza sistema de custeio
tradicional, como o custeio por absoro e possui um carncia em TI (Tecnologia da
Informao) o que dificulta a troca de informaes entre os setores e o
15
RIBEIRO, ALEXANDRE. Gesto da qualidade. 2011. Notas de aula.
29
gerenciamento das operaes, acarretando uma no contabilizao das perdas de
processo e com isto, o custo calculado incorretamente.
Segundo a INTELLIGENT ENERGY EUROPE (EMS-TEXTILE, 2005), os
maiores custos na indstria txtil so relativos aos materiais, mo de obra e
energia.
Os custos energticos variam entre os 8% em infra-estrutura de fiao (principalmente com eletricidade) e os 15% em operaes no tingimento e acabamento (principalmente despesas trmicas) (EMS-TEXTILE, p. 11 2005).
Como pode-se observar na figura 18 o setor txtil brasileiro representa 0,5% do
total consumido por outros setores industriais nacionais. Apesar de, nos ltimos
anos, o consumo de energia eltrica nos diferentes setores industriais brasileiros ter
variado, o setor txtil praticamente se manteve constante.
Figura 18 - consumo final de alguns setores (adaptado de Balano Energtico Nacional 2010).
2.5 Questes scio-ambientais e energticas
A energia em seu sentido amplo tem um papel essencial para a sociedade,
como um importante elemento para a incluso social, desenvolvimento sustentvel
e, consequente melhoria da qualidade de vida da populao. Sendo assim, o Plano
Nacional de Energia - PNE 2030 tem como objetivo definir diretrizes para a poltica
energtica brasileira, visando adoo de medidas scio ambientais dentro do
conceito do desenvolvimento.
O cenrio brasileiro aponta para um crescimento anual do consumo de energia
de 4,4%, tendo em vista que o pas o 9 maior produtor do mundo de energia
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Co
nsu
mo
(%
)
Perodo
Industrial Total
Txtil
30
eltrica (cerca de 403.000 GWh) e apresenta uma expectativa de aumento da
demanda em torno de 20% a cada 2 anos (LOBO, 2008).
Diante desse aumento no setor energtico, a necessidade por alternativas
tende a se tornar algo cada vez mais discutido, ganhando destaque no cenrio a
participao de medidas que apontem tanto para o lado ambiental, como para o lado
do ponto de vista energtico. Como exemplo, o biodiesel, que permite a reduo da
participao do petrleo e seus derivados como combustveis para a gerao de
energia eltrica, apontados como sendo prejudiciais ao meio ambiente.
2.5.1 Fontes renovveis
As fontes renovveis so aquelas que mesmo depois de utilizadas conseguem
se reconstituir seja atravs de tcnicas de conservao, ou espontaneamente. o
caso das energias solar, elica, biomassa e hidreltrica. J as no renovveis so
aquelas de recursos naturais finitos, como por exemplo, o carvo mineral, o prprio
petrleo, o gs natural, o urnio, entre outros (UFSM, 2011).
2.5.2 Fontes alternativas
As fontes alternativas so aquelas que participam da formao da demanda
energtica, de forma a auxiliar a matriz energtica vigente do pas, atravs de uma
energia sustentvel que se deriva do meio ambiente natural.
A energia alternativa obtida atravs de fontes que so essencialmente
inesgotveis como, por exemplo, energia elica, solar, geotrmica, biomassa, entre
outras.
2.5.3 Consumo Energtico
Para entendermos melhor o consumo energtico importante conhecer seu
funcionamento e algumas variveis que ajudam na mensurao deste setor.
Geralmente, o sistema eltrico composto pela gerao, transmisso, distribuio e
comercializao de energia eltrica, como mostra a figura 19.
31
Figura 19 - sistema eltrico brasileiro (ANEEL, 2011).
No Brasil, a fonte mais utilizada na gerao de energia eltrica a hidrulica,
haja visto as condies hidrogeogrficas serem extremamente favorveis (LEITE,
2006). A figura 20 mostra o percentual de gerao de energia eltrica, por fonte, no
segundo semestre de 2010.
Figura 20- gerao de energia eltrica (Adaptado de EPE - Boletim de Conjuntura, 2010).
Alm disso, tambm importante compreender algumas variveis que fazem
parte do cotidiano deste setor como:
Tenso eltrica: a ddp (diferena de potencial eltrico), medida em
Volts (V) e responsvel pela movimentao dos eltrons;
Corrente eltrica: provocada pela tenso eltrica, o movimento do
fluxo de eltrons por meio de condutores eltricos, medida em Ampre
(A).
Potncia eltrica: corresponde ao produto entre a tenso eltrica e a
corrente eltrica. a quantidade de energia eltrica por unidade de
89,1%
7,5% 3,2% 0,2%
Hidralica Tmica Nuclear Elica
32
tempo necessria para o funcionamento de um equipamento, medida
em kW (quilowatt).
J os principais indicadores de energia so: consumo, demanda e o fator de
carga.
O consumo, nada mais do que quantidade de energia eltrica medida em um
determinado tempo, expresso em kWh (quilowatt-hora). J a demanda a mdia da
energia eltrica em um intervalo de 15 minutos, sendo sua unidade de medida em
kW e faturada pelo maior valor medido durante o perodo de fornecimento. O fator
de carga, um indicador entre 0 a 1, expresso pela razo entre a demanda mdia e
a demanda mxima da unidade consumidora em um determinado intervalo de
tempo(JNIOR & VALDIR, 2003; ANEEL, 2005).
2.5.3.1 Conceitos bsicos sobre tarifa de energia eltrica
Segundo ANEEL (2005), os consumidores pagam pelo consumo de energia
eltrica por meio de uma empresa distribuidora de energia. O valor da conta
corresponde quantidade de energia consumida, no ms anterior, em kWh
multiplicado por um valor unitrio (tarifa), expresso em R$/kWh.
Esta tarifa estabelecida pela ANEEL (Agncia Nacional de Energia Eltrica),
que deve assegurar um valor justo para o consumidor, alm de garantir o equilbrio
econmico-financeiro da concessionria de distribuio para que esta possa
oferecer um servio de qualidade, confiabilidade e continuidade. De acordo com a
figura 21 a tarifa composta por trs custos: energia gerada, transmisso e
distribuio e os encargos.
Figura 21 - composio da tarifa de energia eltrica (Adaptado de ANEEL, 2011).
A tarifa dividida em (ANEEL, 2010):
33
Tarifa convencional: aplicada independentemente das horas
utilizadas do dia e do perodo do ano;
Tarifa horossazonal: caracterizada por tarifas diferenciadas de acordo
com o horrio, horas de utilizao por dia e perodo do ano. Ainda:
Horrio de ponta: perodo caracterizado por trs horas dirias
consecutivas que definida pela a distribuidora de acordo com a
curva de carga do seu sistema eltrico;
Horrio fora de ponta: o horrio referente s horas que no
correspondem ao horrio de ponta;
Perodo mido: referente aos meses de dezembro a abril do ano
seguinte. Composto por cinco ciclos de faturamento seguidos;
Perodo seco: referente aos meses de maio a novembro.
Composto por sete ciclos de faturamento seguidos;
Tarifa azul: uma tarifa diferenciada, de acordo com as horas
utilizadas no dia e os perodos do ano;
Tarifa verde: caracterizada por tarifas diferenciadas de
consumo de energia, de acordo com as horas utilizadas durante
o dia e os perodos do ano.
Os consumidores so tarifados de acordo com o consumo de energia eltrica e
maior demanda de potncia registrada ou contratada conforme os seguintes grupos
(JNIOR & VALDIR, 2003; ANEEL, 2010):
Grupo A: composto por unidades consumidoras de tenso igual ou
superior a 2,3 kV. So os consumidores de alta tenso;
Grupo B: composto por unidades consumidoras de tenso inferior a 2,3
kV; neste grupo encontram-se as classes residenciais, rurais,
iluminao pblica, entre outras. Geralmente as tenses mais
utilizadas so 220/127V e 380/220V;
34
2.5.3.2 Classes consumidoras de energia eltrica
Alm da classificao por tenso descrita anteriormente, existe a classificao
feita pelo setor econmico, sendo divididas em (ANEEL, 2005):
Residencial: so os consumidores de baixa renda;
Industrial: so aqueles que desenvolvem atividades industriais;
Comercial, servios e outras atividades: nesta classe encontram-se os
servios educacionais, de transportes, de telecomunicao, etc.;
Rural: atividades relacionadas agropecuria, cooperativa de
eletrificao rural, indstria rural, coletividade rural e servio pblico de
irrigao rural;
Poder pblico: se enquadram as atividades dos Poderes Pblicos
Federal, Estadual ou Distrital e Municipal;
Iluminao pblica: iluminao de ruas, praas, jardins, estradas e
outras reas de domnio pblico.
Servio Pblico: os servios referentes gua, esgoto e saneamento
bsico;
Consumo prprio: consumo de energia eltrica utilizada pela prpria
empresa de distribuio.
2.6 Parmetros eltricos
De acordo com o Dicionrio Escolar da Lngua Portuguesa (2010), o termo
parmetro corresponde a uma grandeza mensurvel que pode ser apresentada de
maneira simples com as principais carctersticas de um determinado grupo de dados
(ou grandezas) (BUENO, 1983).
Nos prximos subitens encontram-se descritas as principais grandezas
eltricas, bem como a gerao de corrente alternada, presente na maioria dos
equipamentos eltricos, o sistema trifsico e o princpio de medio de algumas
grandezas.
35
2.6.1 Gerao de corrente alternada
Antes de descrever sobre a gerao de corrente alternada, importante
compreender os diferentes tipos existentes. A figura 22 mostra um esquema dos
tipos de corrente eltrica.
Figura 22 - tipos de corrente eltrica (Adaptado de ALVES, 1999).
A corrente alternada (senoidal) aquela que alterna o sentido da corrente
eltrica no tempo e utilizada na maioria dos equipamentos eltricos. Ela possui
algumas caractersticas importantes tais como frequncia, amplitude e fase. A
corrente alternada apresenta algumas vantagens em relao corrente contnua,
tais como: a utilizao de sistemas mais simples, a possibilidade de mudana nos
valores das tenses alternadas nos transformadores, a facilidade de realizar
interconexes, ao melhor rendimento de motores de induo, entre outras. Por isto,
sua aplicao em redes de transmisso e distribuio de energia eltrica utilizada
em larga escala. No Brasil, os valores tpicos de tenso so 127 V, 220 V e 380V e a
frequncia de rede e transmisso de 60 Hz (UFSM, 2011; UERJ, 2002).
Geralmente, sua gerao se d atravs da transformao de energia mecncia
em energia eltrica. Como ocorre por exemplo nas hidreltricas, onde parte da gua
36
represada move uma turbina gerando a energia eltrica, conforme pode-se observar
na figura 23 (NATURESA, 2009).
Figura 23 - esquema de um gerador hidreltrico (http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-
ambiente-energia-hidrica/energia-hidreletrica-11.php).
Descoberta por Faraday, a induo eletromagntica o fenmeno que origina
a produo de fora eletromotriz (FEM) num meio ou corpo exposto a um campo
magntico varivel, ou num meio mvel exposto a um campo magntico esttico
(LUNAZZI, 2007, apud SILVA & BEGA, 2009). Posteriormente, Lenz verificou a
existncia de uma corrente eltrica devida FEM induzida que se ope a mudana
de fluxo de forma a manter o fluxo de uma corrente eltrica no mesmo sentido FCEM
(fora contra eletromotriz). A induo eletromagntica o princpio bsico dos
geradores, transformadores, motores eltricos, entre outros.
2.6.2 Sistema trifsico
O sistema trifsico utilizado tanto na gerao, como na transmisso, quanto
nos equipamentos industriais. constitudo pela associao de trs sistemas
monofsicos de tenses U1, U2 e U3, senoidais, que possuem uma defasagem de
120 entre elas, logo, um ciclo completo de 360, como mostra a figura 24
(MACEDO; WEG, 2011).
37
Figura 24 - esquema de defasagem entre as tenses (WEG, 2011).
2.6.3 Tringulo de potncia
A potncia responsvel pelo trabalho realizado por equipamentos, e pode ser
dividida em trs tipos: potncia ativa (P), reativa (Q) e aparente (S). A figura 25
representa atravs do tringulo de potncia as trs potncias descritas
(FERNANDES; GRIMONI; FAG, 2007).
Figura 25 - representao do tringulo de potncia (Adaptado de http://www.eletrica.info/fator-de-
potencia-o-que-e/).
Onde,
S (Va),potncia aparente;
Q (Var),potncia reativa;
P (W),potncia ativa;
, ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso;
38
2.6.3.1 Potncia Ativa
A potncia ativa aquela que efetivamente realiza trabalho, e medida em
kW. Atravs do tringulo de potncia podemos considerar a equao 4 (SCHARF &
LASKOSKI, 2008).
cos V cos (5)
Onde: P, potncia ativa;
S, potncia aparente;
V, tenso;
I, corrente.
,ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso.
2.6.3.2 Potncia Reativa
Medida em kVAr, a potncia reativa causada pela defasagem entre a
corrente e a tenso, geradas por equipamentos que possuem cargas indutivas ou
capacitivas. Este tipo de potncia no realiza trabalho e dada pela equao 5
(SILVA, 2009; INDECO, 2011).
sen V sen (6)
Onde:
Q, potncia reativa;
S,potncia aparente;
V, tenso;
I, corrente;
, ngulo de defasagem entre a corrente e a tenso.
2.6.3.3 Potncia aparente
A potncia aparente a potncia total consumida, ou seja, aquela entregue
pela fonte de energia em um determinado intervalo de tempo a uma carga ou
consumidor, sendo sua unidade expressa em kVA. Nela esto contidas parte da
potncia ativa e parte da reativa. A equao 6 nos mostra como calcular a potncia
39
total (S), que o produto entre a tenso (V) e a corrente (I) (SILVA, 2009; SCHARF
& LASKOSKI, 2008).
V. ..........................................(7)
2.6.3.4 Fator de potncia
O fator de potncia um ndice que relaciona a potncia ativa e a aparente,
conforme apresentado na equao 7. Este ndice pode ir de 0 a 1, e quanto mais
prximo de 1, menor a energia reativa gerada pelo sistema (SILVA, 2009).
F
................................(8)
Onde:
F, fator de potncia;
P, potncia ativa;
S, potncia aparente;
ara ilva p. 16, 2009 chama-se fator de potncia o cosseno do ngulo de
defasagem entre a corrente e a tenso. A figura 26 mostra o ngulo de defasagem
entre a tenso e a corrente.
Figura 26 - defasagem da corrente em relao a tenso (SILVA, 2009).
Logo, o fator de potncia indicado por , onde o ngulo de defasagem
da tenso em relao corrente, a relao entre potncia real (ativa, P) e a
40
potncia aparente (S). Assim, pode-se dizer que a carga resistiva apresenta
, que para a carga indutiva, o cos est atrasado e que para a carga
capacitiva, o cos est adiantado A , 2010 .
A Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) estabeleceu que o fator de
potncia deve ser superior a 0,92 (capacitivo ou indutivo), valor este determinado
pelo Artigo n 95 da Resoluo ANEEL n414 de 09 de setembro de 2010, que pode
gerar multa pelo seu no cumprimento. Esta determinao ocorre porque um baixo
fator de potncia pode gerar, entre outras coisas: perdas de energia eltrica, queda
e flutuaes de tenso e reduo da vida til de alguns equipamentos. Tal
parmetro pode ser calculado pela equao 8 (INDECO, 2011).
F k h
k h2 kVArh2 ........................................................(9)
Onde, FP, fator de potncia;
kWh, potncia ativa horria;
kVArh, potncia aparente horria;
2.6.4 Transformador
Um transformador um dispositivo que transporta energia eltrica de um
circuito para outro, alm de poder modificar os nveis de tenso eltrica de uma
entrada chamada bobina primria para uma bobina secundria. Seu funcionamento
acontece atravs da induo eletromagntica, onde um circuito submetido a um
campo magntico varivel e produz uma FEM que proporcional a variao do fluxo
magntico e do nmero de voltas de fio (MINISTRIO DA MARINHA, 1970; SILVA,
2009).
Os transformadores podem ser do tipo: abaixador, elevador e de isolao. O
tipo abaixador responsvel pela diminuio da tenso no secundrio, logo diminui
a tenso de sada. J o elevador aumenta a tenso no secundrio (de sada). E o de
isolao responsvel por manter um valor fixo de tenso e corrente no secundrio
(SILVA, 2009).
41
2.6.4.1 Transformador de corrente
Os transformadores de correntes (TCs) possuem basicamente um ncleo de
ferro e os enrolamentos primrios e secundrios, como mostra figura 27. Este tipo
de transformador pode ser de medida ou de proteo (LIMA, 2009).
Figura 27 - esquema de um transformador com ncleo (CHAVES, 2008).
Nos transformadores de medidas, o ncleo feito de materiais de alta
permeabilidade magntica, para produzir uma pequena corrente e assim evitar
grandes perdas e erros.
2.6.5 Harmnicos
Para um bom funcionamento dos equipamentos eltricos as tenses devem ser
ondas senoidais perfeitas. Porm, na prtica isto pode no ocorrer devido s
distores que ocorrem nas tenses e correntes. Os principais distrbios que
envolvem os padres de qualidade de energia eltrica so causados por harmnicos
(FIGUEIREDO, 2006).
Os harmnicos, ou seja, as deformaes de onda podem ser expressas em
forma de harmnicos de tenso e corrente, causadas por sistemas no lineares.
Estes sistemas geram a forma de onda de corrente no senoidal causando o
surgimento de harmnicos de tenses, que pode resultar em um aumento de perdas
eltricas, reduo no desempenho de dispositivos eletrnicos e gerao de
aquecimento nos motores eltricos.
42
2.6.6 Processo de medio eltrica
A medio eltrica est dividida em trs conceitos bsicos: tenso, corrente e
harmnico, que sero apresentados a seguir atravs de seus respectivos
equipamentos ou sistemas de medio.
2.6.6.1 Voltmetro
O voltmetro um equipamento de medio de tenso (ddp) eltrica de um
circuito. Este equipamento constitudo de um galvanmetro (sensor) associado em
srie com um resistor (Rv) de valor conhecido (figura 28). Quanto maior o Rv utilizado
no voltmetro, maior ser a tenso medida.
Figura 28 - representao bsica de um voltmetro
(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf)
A tenso aplicada ao circuito dividida entre o resistor e o galvanmetro na
razo direta de suas resistncias, ou seja, a tenso aplicada aos terminais do
voltmetro apenas uma frao da tenso total aplicada, sendo convertido em
escala pelo galvanmetro que indicar o valor. A figura 29 um esquema de ligao
de um voltmetro ligado a um circuito.
Figura 29 - esquema de ligao de um voltmetro em um circuito
(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf).
2.6.6.2 Ampermetro
O ampermetro um equipamento de medio de corrente eltrica. Como o
voltmetro, este equipamento constitudo de um resistor (RA) de valor conhecido e
de um galvanmetro, porm o resistor est associado em paralelo, como mostra a
figura 30.
43
Figura 30 - esquema de um ampermetro (http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf)
A corrente atravessa a associao e se divide entre o resistor, conhecido como
shunt, e o galvanmetro. sta corrente apenas uma frao da corrente total
Como a corrente total proporcional, pode-se identific-la atravs da corrente que
atravessa o galvanmetro. A figura 31 um esquema de ligao de um ampermetro
ligado a um circuito.
Figura 31 - esquema de ligao de um ampermetro em um circuito.
(http://www.eletrica.ufpr.br/thelma/Capitulo4.pdf).
44
CAPTULO 3
Este captulo apresenta os materiais, equipamentos e mtodos utilizados para
a realizao deste trabalho.
3 Materiais e Mtodos
3.1 Materiais
Neste item esto descritos todos os materiais e produtos qumicos utilizados
nesta pesquisa, que foram fornecidos pela prpria instituio de ensino.
3.1.1 Substrato
O tecido utilizado para a realizao do beneficiamento primrio e secundrio foi
uma malha de algodo 100% com estrutura meia-malha.
Foi necessrio aproximadamente 20 kg de malha, a qual foi separada em
amostras de aproximadamente 5 kg. Posteriormente, estas amostras foram
beneficiadas 4 vezes para verificar a repetitividade, a fora a quantidade de tecido
necessrio para o processo de tingimento.
3.1.2 Cozinhamento e alvejamento simultneo
No processo de beneficiamento do tecido de malha para a verificao dos
parmetros de consumo eltricos foram utilizados os seguintes produtos qumicos
auxiliares:
Detergente (HITECH);
Hidrxido de Sdio (HITECH);
Perxido de Hidrognio (SUMATEX);
Estabilizador de Perxido (TIQ);
cido Actico (VETEC);
45
Alm disso, os seguintes materiais e equipamentos foram utilizados:
Bquer de plstico de 500 mL;
Bastes de plstico;
Jarra de plstico de 1000 mL;
Tesoura;
Balana BALMAK MP-10, Classe III (Linha Brasil), com preciso de 2g.
Todo o processo foi realizado no equipamento Jet IMATEC (overflow), sendo
desumidificado numa centrfuga industrial SUZUKI e secado numa secadora
industrial SUZUKI
3.1.3 Tingimento no laboratrio e na Planta Piloto de Inovao
Os produtos empregados na etapa de desenvolvimento laboratorial foram
Corante reativo Remazol BB (DYSTAR),
Sulfato de Sdio comercial (SUMATEX) ;
Carbonato de Sdio (SUMATEX);
Hidrxido de Sdio (Soda Custica) (HITECH);
Detergente (HITECH);
cido Actico (VETEC);
Os seguintes materiais e equipamentos:
Bquer de plstico de 500 mL;
Bastes de plstico;
Jarra de plstico de 1000 mL;
Tesoura;
Balana Analtica Denver Instrument APX-200, com preciso de 0,1
mg;
O processo em escala laboratorial foi todo realizado nos equipamentos da
KIMAK, Tubotest (RIL) e Infrared (PPI), enquanto em escala piloto foram utilizadas
as seguintes mquinas: jet (overflow da IMATEX), centrfuga (SUZUKI) e a secadora
(SUZUKI).
46
3.1.4 Equipamentos e software utilizados para anlises
Para a medio dos parmetros eltricos foi utilizado um medidor especfico
modelo CW240 (figura 32) da Yokogowa, equipamento do projeto SIMORAMACO.
Junto ao medidor, foi empregado um software denominado ToolBox240, utilizado
para exportao dos dados coletados nos equipamentos txteis e outro software
(AP240E) para algumas anlises destes parmetros, todos da Yokogowa.
Figura 32 - medidor CW240.
Para a plotagem dos grficos, foram utilizados o programa da Microsolft Office
Excel 2007 e o Origin 60.
J para as medies colorimtricas foi utilizado o espectrofotmetro da Minolta,
CM 3720d (figura 33), localizado no laboratrio de colorimetria da Rede Integrada
de Laboratrios (RIL) do SENAI/CETIQT. O software controlador do
espectrofotmetro empregado durante as medies colorimtricas foi o
SpectraMatch da Minolta.
Figura 33 - espectrofotmetro CM - 3720d da Minolta.
47
3.2 Procedimentos
Neste item esto descritos todos os procedimentos adotados para realizao
desta pesquisa, separados em suas respectivas etapas.
3.2.1 Cozinhamento e alvejamento simultneo
Realizou-se o beneficiamento primrio, com o objetivo de verificar o consumo
de energia eltrica nesta etapa do processo e com o intuito de deixar o tecido sem
impurezas e com um grau de brancura adequado para o tingimento.
rimeiro, foi necessrio instalar o equipamento de medio dos parmetros
eltricos (CW240) no overflow, para depois se ajustarem alguns fatores de acordo
com a funcionalidade da mquina txtil, como ar comprimido e gua. Em seguida,
acionou-se a vlvula de gua enchendo o volume de banho necessrio para se obter
uma relao de banho (RB) de 1:20. Ento, se colocou o tecido na mquina e
pesaram-se os produtos qumicos (detergente, hidrxido de sdio, perxido de
hidrognio e o estabilizador do perxido) que foram colocados em bqueres. Na
tabela 6 encontram-se as quantidades necessrias de cada produto.
Tabela 6 - quantidade de produtos qumicos utilizados no beneficiamento primrio
Produto Qumico Concentrao
Detergente 2mL/L
Hidrxido de sdio (Soda custica) 100% 10 g/L
Estabilizador de perxido 5 g/L
Perxido de hidrognio 200 vol 4vol/L
cido actico 0,5 mL/L
Iniciou-se o processo de beneficiamento do tecido de malha cru com os
respectivos produtos, nesta ordem: detergente, hidrxido de sdio, estabilizador de
perxido e 1/3 da quantidade prevista de perxido de hidrognio. A temperatura do
banho que inicialmente estava ambiente (em torno de 25C) foi elevada em um
gradiente de 4,5C/minuto. Ao chegar a 80C foi adicionada a segunda parte do
48
Perxido, estabilizando em 90C. Aps 25 minutos foi acrescentada a ltima parte
do Perxido. O processo foi mantido nestas condies por mais 50 minutos como
mostra a figura 34.
Figura 34 - processo de cozinhamento/alvejamento simultneo no overflow
Depois de descarregar o banho a uma temperatura de 50C, foi necessrio
fazer a lavagem do tecido para retirar os produtos indesejveis que nele
permanecem. Isto foi feito lavando-o a quente, em uma temperatura de 90C por 15
minutos. Posteriormente foi necessrio verificar o pH do tecido, que em todas as
ocasies encontrava-se alcalino, logo era necessrio lav-lo com cido actico por
15 minutos e enxagu-lo por mais 15 minutos com gua. Isto gerou um total de
cerca de 185 minutos, desde o incio do processamento at o ltimo enxgue. A
figura 35 mostra o tecido sendo processado no overflow.
49
Figura 35 - malha sendo processada no Overflow.
Alm disso, foi necessrio centrifugar (figura 36) e secar (figura 37) o tecido por
mais 50 minutos.
Figura 36 centrfuga.
50
Figura 37 - secadora.
3.2.2 Tingimento em escala laboratorial
Com o objetivo de avaliar o comportamento do corante durante a etapa de
tingimento foi utilizado o laboratrio de colorimetria da RIL, e posteriormente o
laboratrio de metrologia e controle de processos da PPI.
As anlises do processo de tingimento a 40C foram realizadas no laboratrio
de colorimetria da RIL. Antes de realizar o processo separou-se parte do tecido j
processado no cozinhamento/alvejamento simultneo, sendo necessrio cortar trs
amostras com 5,0 g cada numa relao de banho 1:20. A tabela 7 indica os produtos
utilizados e suas respectivas concentraes.
Tabela 7 - produtos e quantidades utilizadas no tingimento a 40C
Produtos Concentrao
Corante 1% spm
Sal (Sulfato de Sdio) 40 g/l
Carbonato de Sdio (Barrilha) 5 g/l
Hidrxido de Sdio (Soda Custica) 38B 1,4 ml/l
51
Em seguida, se separou as quantidades de cada produto colocando-os nos
tubos da Kimak tubotest: gua, sal e corante (ponto A do grfico da figura 38). Vale
lembrar que neste processo o corante foi colocado logo no incio por no sofrer
influncia em relao quantidade utilizada. Ao ligar a mquina programou-se a
temperatura para 30C de modo que aps 25 minutos de processo, a temperatura
pudesse subir at 40C em 20 minutos. Quando a temperatura chegou a 40C, foi
necessrio esperar 5 minutos para que houvesse a estabilizao da temperatura e
assim adicionou de uma s vez o lcali (barrilha mais Soda Custica), prosseguindo
com o tingimento por 70 min. A figura 38 mostra o processo do tingimento a 40C e
a figura 39 mostra a mquina de tingimento no laboratrio de colorimetria da RIL.
Figura 38 - processo de tingimento a 40C.
.
Figura 39 Kimak Tubotest no laboratrio de colorimetria.
52
Aps o fim do processo de tingimento o banho foi removido do Tubotest e
iniciou-se o processo de lavagem da amostra de tecido A tabela 8 indica as
quantidades de produtos utilizados. Adicionou-se 100 mL de gua respeitando a
relao de banho de 1:20. Depois de 10 min enxaguando, removeu-se novamente o
banho e adicionou-se a soluo de cido actico por 5 min. Aps remover a soluo
de cido actico, colocou-se uma soluo contendo detergente que ficou por mais
10 min a uma temperatura de 90C e por fim, foi realizado um novo enxgue por 10
min em temperatura ambiente.
Tabela 8 - produtos utilizados na lavagem aps o tingimento
Produto Concentrao
gua 1:20 Volume de banho
cido actico 1 ml/l
Detergente 2 g/l
gua 1:20 Volume de banho
Este mesmo processo foi realizado por trs vezes para cada temperatura, de
forma a aumentar a preciso das anlises.
A principal diferena entre os processos de tingimento encontra-se no
gradiente de temperatura: a 40C foi ajustado um gradiente de 0,5C/min; a 60C, de
1,5C/min e a 80C, de 2,5C/min. Com relao ao tempo de processo, a 40C o
tempo utilizado foi em 30 minutos do que os processos a 60C e 80C. Tambm
verificou-se diferena em algumas concentraes dos produtos qumicos, como
pode ser observado na tabela 9. Os processos a 60C (figura 41) e a 80C (figura
42) foram realizados no laboratrio de metrologia e controle de processo (na PPI)
utilizando a KIMAK Infrared. A figura 40 mostra a KIMAK Infrared.
53
Tabela 9 - produtos e concentraes do processo a 60C e a 80C
Produtos Processo a 60C Processo a 80C
Corante 1% spm 1% spm
Sal (Sulfato de Sdio) 40 g/l 40 g/l
Carbonato de Sdio (Barrilha) 5 g/l 5 g/l
Hidrxido de Sdio (Soda Custica)
38B
1,4 ml/l -
Figura 40 - kimakInfrared.
Figura 41 - processo de tingimento a 60C.
54
Figura 42 - processo de tingimento a 40C.
3.2.3 Tingimento em escala piloto
Aps realizar os ensaios de tingimentos no laboratrio e as medies
colorimtricas no espectrofotmetro, foram realizados os tingimentos no
equipamento piloto (overflow).
Para os tingimentos foram utilizados aproximadamente 2 kg de malha para
cada processo repetidos por 3 vezes em cada temperatura diferente.
rimeiro, foi necessrio instalar o equipamento de medio eltrica na
mquina txtil, como apresentado na figura 43. A seguir, abrem-se os registros de ar
comprimido e gua, aciona-se a vlvula de controle da mquina, pesam-se os
respectivos produtos qumicos a serem utilizados, assim como a malha propriamente
dita.
55
Figura 43 - ligao do medidor CW240 no painel de comando do overflow.
Aps ser ligado, o overflow repleto com gua de acordo com o volume de
banho e a quantidade de tecido. Este colocado dentro do overflow e assim se
iniciou o processo a uma temperatura de 30C, com a adio do sulfato (sal),
totalmente dissolvido. Aps 10 min, acrescentou-se o corante que tambm foi
devidamente solubilizado antes de entrar em contato com o banho contendo o tecido
e aps 15 minutos iniciou-se a subida da temperatura para 40C durante 20 min
Aps estabilizar por 5 min, adicionou-se a primeira parte do lcali (barrilha mais soda
custica) e aps 10 min acrescentou a ltima parte do lcali, prosseguindo o
tingimento por 70 min, como mostra a figura 44.
Figura 44 - tecido passando pelo interior do Overflow.
56
Depois de realizado o tingimento, foi retirado todo o banho da mquina e
novamente encheu-se com gua at o volume determinado, deixando-a em
funcionamento por mais 10 min.. Em seguida, foi preciso neutralizar o banho com o
tecido (com cido actico) durante 5 min. Logo depois foi necessrio elevar a
temperatura do banho de processo at 90C mantida por mais 10 min., para voltar a
resfriar o banho at 50C antes da descarga. Ao final, deve-se proceder ao enxg