Planejamento Tecnicamente Correto de uma Central de Moldagem em Areia a Verde Arnaldo Romanus ( * ) Introdução Sempre existiu uma enorme dificuldade para se planejar de modo tecnicamente correto uma central de moldagem em areia a verde, visto que, muitas vezes, os responsáveis diretos por essa tarefa nem sempre levam em consideração uma série de fatores considerados indispensáveis para, posteriormente, se poder trabalhar com baixo índice de refugo associado a uma elevada produtividade nesse setor. Diante disso, o presente trabalho tem por finalidade apresentar às fundições todos os passos a serem seguidos para não se ter um excesso de problemas atribuíveis à areia a verde e, simultaneamente, se conseguir produzir peças com maior lucratividade. 1. Centrais de moldagem usuais Existem várias possibilidades para se montar rotineiramente centrais de moldagem, destacando-se as seguintes: a fundição já existe, porém há a necessidade de se substituir a moldagem manual por mecanizada ou esta última por uma linha automatizada; a fundição encontra-se em operação, mas se deseja aumentar a capacidade da linha de moldagem; a fundição ainda será montada e já se sabe qual é a máquina de moldar com que se irá trabalhar, porém ainda não se estabeleceu o tipo de misturador a ser adquirido; a fundição irá modificar a sua linha de fabricação de peças, partindo de tipos muito simples para itens voltados à indústria automobilística, entre outros. Dependendo da situação em que a fundição se encontrar e para a qual irá se voltar, ainda poderá haver a necessidade de se aumentar a quantidade de turnos de trabalho, o que irá afetar a reciclagem da areia de retorno, isto é, a maior quantidade de giros diários que a mesma irá apresentar fará com que haja um incremento da temperatura da areia preparada se não houver resfriador na central de moldagem, resultando numa maior intensidade de contração das lamelas de bentonita, que acabará por afetar de modo muito negativo as características mecânicas da areia a verde se não forem tomados diversos cuidados. Outro aspecto crítico que normalmente chama a atenção é o fato de que, muitas vezes, instala-se mais uma máquina de moldar visando atender a uma maior produção de fundidos, porém não se parte para um misturador adicional; como conseqüência, quase sempre se acaba optando por diminuir o tempo efetivo de preparação da areia a verde, o qual geralmente já é muito baixo mesmo sem haver a necessidade desse aumento de produtividade. ------------ ( * ) Engenheiro metalurgista. Diretor e sócio da Foundry Cursos e Orientação Ltda. e da Romanus Tecnologia e Representações Ltda. 1
Como conseqüência de todas essas situações expostas, acaba-se tendo, na maioria das vezes, um aumento demasiado da presença de água livre na areia preparada, a qual, por sua vez, piora a incidência de defeitos gasosos, entre outros problemas, ou então, para não se ter um incremento do refugo e do tempo gasto na limpeza e no retrabalho das peças, se faz necessário adotar uma maior incorporação de areia base às misturas, o mesmo, portanto, também vindo a ocorrer com a bentonita e o aditivo carbonáceo; assim sendo, o custo final das peças aumenta e se agride mais o meio-ambiente em razão de se passar a depositar um maior volume de areia de retorno em aterro industrial. 2. Planejamento tecnicamente correto de uma central de moldagem em areia a verde Entre outros itens importantíssimos, inicialmente a fundição deverá definir a sua linha de produtos, lembrando que, quanto mais diversificada for, pior será a possibilidade de se conseguir trabalhar com uma relação areia/metal média sem demasiada variação, a qual acaba por afetar diretamente o grau de queima dos componentes dos moldes e, portanto, também a incorporação de areia base, bentonita e aditivo carbonáceo às misturas, além de resultar em maiores oscilações da temperatura da areia de retorno e de seu teor de finos inertes. Igualmente merece destaque o setor de macharia, embora, ao se partir para moldagem em máquinas automatizadas rápidas, normalmente só o processo caixa fria ( cold-box ) é que possui velocidade compatível com as mesmas; neste caso, todavia, já se deverá levar em consideração não apenas que esse tipo de macho resultará naturalmente num maior grau de incorporação à areia de retorno do que o processo em casca ( shell ), mas que ainda exigirá um aumento do grau de renovação do sistema ou o uso de aditivos carbonáceos especiais para não se ter um excesso de água livre na areia preparada e uma piora dos problemas disso resultantes. Assim sendo e visando atenuar substancialmente o índice de refugo das peças e o seu custo final como um todo, sugere-se adotar os seguintes passos para se efetuar o planejamento tecnicamente correto de uma central de moldagem em areia a verde: 1º) definir a linha de peças que se pretende dispor ao mercado consumidor; 2º) optar pelo tipo de máquina de moldar que atenderá à produtividade desejada para os diversos tipos de peças pré-definidos; 3º) escolher o processo de macharia com que se irá trabalhar; 4º) adquirir o misturador que melhor possa atender à demanda de areia a verde pela máquina de moldar escolhida; 5º) instalar todos os demais periféricos que se fizerem necessários para que a areia preparada possa atingir as propriedades corretas, ou seja: silos, resfriador, sistema de exaustão e separador magnético, entre outros. Uma vez tendo sido definidos esses pontos fundamentais, nos próximos itens se irão esclarecer diversos aspectos técnicos importantes para cada um deles. 3. Linha de peças Embora o presente trabalho não tenha por finalidade indicar os tipos ideais de peças para serem produzidos por determinada fundição, convém levar em consideração que, dependendo da escolha que a empresa irá efetuar, o refugo poderá vir a ser extremamente variável, para uma dada qualidade da areia de moldagem a verde, em função da finalidade de aplicação dos fundidos, ou seja, se já houver um índice de rejeito de 3 % ao se atender um mercado extremamente simples, possivelmente esse 2
valor poderá aumentar para mínimo 10 % ao se partir para o setor automobilístico se não forem tomadas as devidas medidas preventivas que visem atenuar principalmente defeitos gasosos e de inclusões de areia, além do fato de que para a indústria automotiva é importantíssimo trabalhar com excelente acabamento das peças. Assim sendo, o ideal seria que a fundição não procurasse se envolver com fundidos para as mais diversas finalidades de aplicação, principalmente se optar pelo uso de moldagem automatizada. 4. Máquina de moldar Uma vez tendo sido definida a variedade de peças a serem produzidas, deve-se efetuar a escolha da máquina de moldar, tomando-se, entre outros, os seguintes cuidados principais: moldagem mecanizada convencional: embora seja mais lenta que as linhas automatizadas, possui como vantagem a maior versatilidade em termos de itens diferentes a serem produzidos; todavia, deve-se levar em consideração que esse tipo de máquina geralmente resulta, na melhor das hipóteses, em dureza e resistência dos moldes equivalentes a 3 pancadas adotadas na confecção dos corpos de prova em martelete de laboratório, sendo que, se por um lado isso ocasiona maior permeabilidade e melhor facilidade de escapamento dos gases formados nos moldes durante o vazamento do metal, por outro lado se poderá vir a ter variação dimensional dos fundidos com maior facilidade do que numa moldagem de alta pressão (nota: para esse tipo de máquina de moldar pode-se admitir até 3,5 % de umidade na faixa de compactabilidade de 45 55 %); moldagem automatizada de baixa pressão: normalmente os moldes acabam tendo dureza e permeabilidade bastante semelhante à alcançada na moldagem mecanizada convencional, porém agora já existe a necessidade de se subdividir esse sistema automatizado ao menos sob os seguintes enfoques: a) queda livre da areia preparada: embora o ideal, principalmente sob o ponto de vista de isenção de defeitos gasosos, seja trabalhar com umidade inferior a 3,0 % na faixa de compactabilidade de 40 50 %, dependendo do tipo de peça que vier a ser produzido existe a possibilidade de se adotar até 3,3 % de umidade sem maiores problemas para esse sistema de moldagem; b) sopro da areia preparada: a areia, para ser convenientemente soprada para dentro da caixa de moldar, sempre deverá possuir umidade inferior a 3,0 % (preferencialmente na faixa de 2,5 2,8 %), sem que isso venha a ser obtido à custa de compactabilidade inferior a 40 %; moldagem automatizada de alta pressão: para esse tipo de máquinas de moldar pode-se vir a ter permeabilidade e dureza equivalente a 5 12 pancadas de martelete de laboratório na confecção de corpos de prova, sendo que também nesse caso é importante efetuar uma subdivisão por tipo de máquina, conforme segue: a) baixa velocidade (até cerca de 80 moldes/hora): a areia a verde poderá vir a possuir até 3,0 % de umidade na faixa de compactabilidade de 40 48 %, sem que isso resulte em refugo demasiado por defeitos gasosos; b) alta velocidade (acima de 80 moldes/hora): considerando que os moldes ficam pouco tempo abertos e, portanto, quase não há a possibilidade de evaporação da umidade existente em suas cavidades, esta característica não deveria ser superior a 2,8 % na faixa de compactabilidade de 38 45 %, caso contrário se poderá vir a ter uma séria ocorrência de defeitos gasosos nas peças. 3
O maior problema normalmente existente é que fica muito difícil trabalhar com umidade consideravelmente menor que 3,0 % sem que se utilize compactabilidade muito baixa, porém neste último caso isso provavelmente resultará em acentuada queda da plasticidade e num forte aumento da friabilidade da areia preparada, ocasionando quebras de bolos e de cantos dos moldes, bem como rebarbas e inclusões de areia nas peças. Como principais dados relacionados com a composição da areia de moldagem para se atingir simultaneamente baixa umidade e compactabilidade suficientemente elevada é de extrema importância levar em consideração os seguintes fatores principais: procurar trabalhar com relação areia/metal média o mais próxima possível de 5/1, seguramente nunca inferior a 3,5/1 e nem tampouco superior a 8/1; fornecer uma ótima eficiência de mistura à areia a verde, de modo a se alcançar um baixíssimo teor de água livre na mesma, caso contrário existe a necessidade de se trabalhar com um grau de renovação do sistema substancialmente mais elevado, porém isso também implicará num aumento do consumo de bentonita e de aditivo carbonáceo e num incremento desnecessário do volume de areia de retorno depositado em aterro industrial; trabalhar com temperatura da areia de retorno sempre abaixo de 40 ºC na entrada do misturador, de modo a evitar que na areia preparada essa característica venha a ficar acima de 45 ºC, já que em níveis de 50 ºC ou mais se acaba tendo uma demasiada ocorrência de quebras de moldes, bem como de defeitos gasosos e inclusões de areia nas peças, entre outros problemas; fornecer, à areia de retorno, uma eficiência adequada de exaustão dos finos inertes; utilizar bentonitas de muito boa qualidade, preferencialmente as que tenham maior facilidade de dispersão e que não possuam queda de sua resistência à tração a úmido (RTU) e de sua plasticidade em tempos mais longos de mistura; não utilizar pó de carvão mineral higroscópico, ou seja, a sua umidade deverá ser inferior a 3,0 % para não haver uma demasiada formação de partículas de coque durante o vazamento do metal, que fatalmente resultarão num aumento da presença de água livre na areia a verde, embora o ideal mesmo seria partir sumariamente para o uso de geradores de carbono vítreo compostos. 5. Processos de macharia Em princípio não existem processos de macharia bons ou ruins. O que, todavia, deve-se levar em consideração são os seguintes aspectos principais: ao se trabalhar com moldagem lenta, é perfeitamente viável utilizar macharia shell, ou seja, o processo em casca, sem que isso venha a resultar em paralisação da linha de moldagem por falta de machos, sendo que estes, por geralmente serem ocos, quase sempre exigem que se adicione uma quantidade substancial de areia base nas misturas destinadas à moldagem, caso contrário se acabará tendo insuficiência de areia de retorno em circulação; consequentemente tem-se uma menor presença de água livre na areia a verde e uma menor geração de defeitos gasosos nas peças, entre outros problemas; partindo-se para o emprego de moldagem automatizada de alta velocidade, quase sempre existe a necessidade de se utilizar macharia cold-box (caixa fria), sendo que esse tipo de macho, por ser maciço, acaba dando ao fundidor uma idéia errada de que não haveria a necessidade de se adicionar areia base nas misturas da moldagem para se poder manter cheio o silo de areia de retorno; infelizmente, esse processo de macharia aumenta em demasia a relação perda ao 4
fogo / voláteis da areia a verde e, conseqüentemente, também a presença de água livre na mesma, motivo pelo qual, para se poder atenuar esses problemas, se faz necessário trabalhar, com esse processo de macharia, num grau de renovação do sistema bem maior do que o adotado para o shell (nota: uma opção para se poder até mesmo zerar a adição de areia base na moldagem seria efetuar a substituição do pó de carvão mineral por tipos adequados de geradores de carbono vítreo compostos, como já havia sido citado anteriormente). 6. Misturador Sem sombra de dúvida que a escolha correta do misturador é a parte mais importante da central de moldagem em areia a verde, pois, se esse setor normalmente é responsável por 50 80 % do refugo bruto da fundição e da quase totalidade dos defeitos verificados na usinagem das peças, a deficiência de mistura sozinha ocasiona no mínimo a metade de todos esses problemas. Logo de imediato o fundidor se depara com o aspecto relativo à escolha do misturador que necessita adquirir, ou seja: convencional com mós verticais; intensivo com mós horizontais; intensivo com agitadores. Na realidade, não há misturadores ruins, e sim, existem equipamentos que, ao serem adquiridos novos, a sua capacidade efetiva acaba geralmente ficando bem aquém da contratada, ou então aqueles que já apresentaram boa eficiência de preparação da areia a verde e que, por falta de manutenção adequada, não mais conseguem desenvolver a contento as propriedades mecânicas desejadas na mesma. A parte mais difícil, todavia, é estabelecer a capacidade útil correta de cada carga do misturador, incluindo todos os componentes da areia de moldagem, isto é: areia de retorno, areia base, bentonita, aditivo carbonáceo e água. Ainda no tocante à carga útil, a confusão já começa pelo fato de que alguns fabricantes de misturadores quantificam o seu valor diretamente em peso sem que, todavia, exista uma base científica que efetivamente possa comprovar o que seria o ideal para cada equipamento, enquanto que outros estabelecem isso em termos de volume, neste caso levando em consideração uma densidade da ordem de 0,9 kg/l para a areia estando em preparação, quando, em função do fato de que boas bentonitas brasileiras e argentinas possuem inchamento normalmente bem maior que as norte-americanas e as européias, essa característica seria de apenas aproximadamente 0,8 kg/l. Outro aspecto que merece muita atenção é o fenômeno da dispersabilidade das bentonitas, ou seja, o grau de dificuldade existente para esse produto adsorver umidade, inchar, envolver os grãos de areia e formar pontes de ligação entre os mesmos, fornecendo, assim, a resistência e a plasticidade desejada na areia de moldagem, sendo que, normalmente, quanto melhores forem as bentonitas brasileiras e argentinas tanto maior será o tempo de mistura necessário para que as mesmas desenvolvam a contento essas características mecânicas. Infelizmente, muitas das atuais bentonitas existentes no mercado passaram a ter queda de sua resistência à tração a úmido (RTU) em longos tempos de mistura, provavelmente em função de um fenômeno de descobertura dos grãos de areia proveniente de atrito mecânico, sendo que em tempos menores de preparação se acaba tendo um excesso de água livre e, portanto, também de umidade ao nível de 45 % de compactabilidade, além de baixa permeabilidade. Em resumo, se o tempo de mistura passar a ser demasiadamente longo pode-se vir a ter uma séria ocorrência de defeitos de expansão nas peças (escamas e rabos de rato); se, todavia, for insuficiente poderá haver 5
uma elevada incidência de defeitos gasosos (porosidades, bolhas e penetração por explosão), bem como entranhamento e sinterização de areia nos fundidos. Como regra básica, convém efetuar os seguintes testes para se poder avaliar melhor embora sem garantia absoluta o ciclo de mistura ideal de um determinado misturador para um dado tipo de bentonita: 1º) adotar a carga útil total recomendada pelo fabricante do equipamento, lembrando, todavia, que a densidade da areia a verde, durante a sua preparação, é de aproximadamente 0,8 kg/l; 2º) preparar misturas de acordo com os seguintes tempos efetivos de mistura a úmido (além da transferência dos componentes ao equipamento, da eventual mistura a seco preliminar e da descarga da areia preparada): - misturadores convencionais de mós verticais: 5 ; - misturadores intensivos com mós horizontais: 90 ; - misturadores intensivos com agitadores: 105, avaliando-se, na areia assim preparada, principalmente as seguintes características: água livre, resistência à tração a úmido (RTU), permeabilidade e plasticidade; 3º) repetir essas misturas, com a mesma composição, porém agora se adotando tempos de mistura menores e maiores, isto é: - misturadores convencionais de mós verticais: 4 e 6 ; - misturadores intensivos com mós horizontais: 80 e 100 ; - misturadores intensivos com agitadores: 90 e 120, novamente se avaliando, na areia preparada, a água livre, a RTU, a permeabilidade e a plasticidade; 4º) adotando-se o tempo efetivo de mistura a úmido que tiver apresentado o melhor contexto geral dessas características, deve-se preparar novas cargas, porém agora diminuindo e aumentando em 10 20 % o peso da areia de retorno e, portanto, também dos demais componentes, igualmente se voltando a avaliar as propriedades em questão; 5º) selecionar a carga útil e o tempo efetivo de mistura que tiverem apresentado principalmente o maior valor de RTU e o menor teor de água livre como sendo a condição ideal de preparação para aquele dado equipamento. Certamente que se faz necessário surgirem, no mercado, misturadores que possam amassar a bentonita no contorno do grão de areia com um mínimo de tempo de preparação da mesma, visando não apenas aumentar a produtividade desse setor, mas também com o intuito de gerar boas propriedades com o menor consumo possível de matérias-primas e o menor descarte viável de areia de retorno em aterro industrial. Além disso, também as seguintes necessidades merecem a devida atenção por parte dos fabricantes de misturadores: redução do tempo de transferência dos componentes ao equipamento, visando aumentar a produtividade na preparação da areia a verde, embora nem sempre essa etapa faça parte da aquisição do misturador propriamente dito; redução do tempo de descarga da areia preparada, nesse caso visando não somente aumentar a produtividade da linha de moldagem, mas também com o intuito de evitar a transferência de areia parcialmente já ressecada para a máquina de moldar; eliminação da fuga de areia seca pela porta de descarga, evitando o seu direcionamento à linha de moldagem. Ainda com o intuito de se poder quantificar a capacidade útil real de um misturador, deverão ser levadas em consideração as seguintes variáveis: 6
relação areia/metal média: não restam dúvidas de que essa é a variável mais importante para se poder quantificar o volume útil necessário de um misturador, visto que, enquanto a densidade dos moldes, a eventual perda em seu processo de raspagem e as demais perdas existentes no circuito possuem plenas condições de serem fixadas, a relação areia/metal sempre poderá oscilar em demasia em função de cada item produzido; assim sendo, deve-se adotar o seu valor máximo para não ser necessário diminuir o tempo de mistura em determinados momentos com o intuito de não deixar faltar areia preparada na moldagem; densidade dos moldes: para moldagem de baixa pressão ficará na faixa de 1,50 1,55 kg/l, podendo chegar até cerca de 1,65 kg/l em máquinas de altíssima pressão de trabalho; após essa característica ter sido definida, deve-se multiplicar o seu valor pelo volume útil máximo de cada molde (ou seja, subtraindo-se o volume de metal do volume total de cada molde) e pela quantidade horária máxima de moldes viável de ser produzida, para então se poder determinar o peso máximo de areia necessário em cada hora só na moldagem propriamente dita; raspagem dos moldes: apesar de que existem máquinas de moldar que não geram perda de areia por raspagem dos moldes, nos equipamentos em que essa operação ocorre há casos em que mais de 10 % do volume da areia preparada volta ao silo de areia de retorno; perdas no circuito: embora esse problema devesse ser reduzido a praticamente nada, convém sempre considerar 10 % de areia preparada não aproveitada, que também volta automaticamente ao silo de areia de retorno ou, o que é pior, muitas vezes acaba sendo descartada do sistema. Assim sendo e agora de posse da necessidade do peso máximo de areia na linha de moldagem e das perdas no processo de confecção dos moldes e/ou em todo o circuito da areia preparada, será mais fácil fixar o peso mínimo da capacidade útil do misturador, o qual, por garantia, ainda deverá sofrer um acréscimo da ordem de 10 %. Finalmente, resta uma dúvida: se a capacidade útil do misturador tiver que ser muito grande, convém adquirir ou não mais de um equipamento? Para responder a essa pergunta, convém levar em consideração os seguintes aspectos principais: se, na fundição, houver mais de uma máquina de moldar (principalmente de alta produtividade), pode-se também partir para o emprego de mais de um misturador, desde que nunca se venha a diminuir o tempo de preparação da areia a verde se um deles porventura estiver em manutenção; assim sendo, será necessário muitas vezes paralisar uma das máquinas de moldar para não se ter um aumento do refugo das peças resultante principalmente de excesso de água livre na areia a verde; se a fundição só tiver uma máquina de moldar, o ideal seria que também se tivesse somente um misturador, desde que a sua capacidade útil necessária não venha a ocasionar dificuldades para a sua confecção e/ou para a sua instalação. 7. Silos 7.1- Areia de retorno Sempre existe uma dúvida muito grande a respeito da real necessidade do volume de areia de retorno a ser mantido na fundição, visto que: se esse volume for muito pequeno, a reciclagem da areia de retorno acaba sendo muito elevada, isto é, tem-se vários giros/dia da mesma, o que poderá acarretar um aumento demasiado do refugo se, porventura, houver qualquer desvio na 7
composição da areia a verde não detectável pelo laboratório em tempo hábil para efetuar a sua correção; se, em contrapartida, o volume for grande demais, qualquer modificação a ser inserida na composição da areia de moldagem demorará um tempo demasiadamente longo para surtir o efeito desejado. Sob o ponto de vista puramente técnico, o ideal seria que se tivesse apenas um ciclo da areia de retorno a cada 3 (três) dias, visto que, desse modo, a bentonita existente na mesma sob a forma de argila ativa irá descansar e conseguirá recuperar melhor as suas características mecânicas parcialmente danificadas pelo ressecamento que a mesma sofreu durante o vazamento do metal até o seu resfriamento final. Considerando, todavia, que existem fundições que possuem máquinas de moldar de altíssima velocidade, nessa situação muitas vezes a areia de retorno acaba tendo mais de 10 ciclos/dia, motivo pelo qual então não apenas se deverá ter uma elevada freqüência de análises da areia a verde como normalmente se deveria trabalhar com bentonitas que permitam uma recuperação mais rápida de suas características mecânicas, caso contrário certamente será necessário adicionar uma quantidade substancialmente maior desse aglomerante às cargas do misturador, o que, por sua vez, somente não resultará num aumento da água livre e da umidade como um todo se simultaneamente também se adotar um maior grau de renovação do sistema e um maior tempo efetivo de mistura. De um modo geral, consegue-se ter propriedades adequadas da areia a verde ao se adotar cerca de 2 5 ciclos/dia da areia de retorno, desde que sempre sejam utilizadas bentonitas de boa qualidade e aditivo carbonáceo não higroscópico. A fim de se poder quantificar o volume útil do silo de areia de retorno, deve-se dividi-lo pela densidade desse material, que é de aproximadamente 1,15 t/m³, sempre se empregando, todavia, apenas 70 80 % do volume total do silo, a fim de não haver afunilamento demasiado dessa areia em seu interior, a não ser que sejam instalados canhões de ar comprimido em suas paredes, quando então se poderia utilizar até 90 % de sua capacidade. 7.2- Aditivos e aglomerantes Para se poder estabelecer o volume útil do silo de cada um desses materiais, poderão ser adotadas as seguintes densidades: areia base: 1,5 t/m³; bentonita: 0,8 t/m³; aditivo carbonáceo: 0,6 0,8 t/m³, dependendo do tipo de produto a ser utilizado. 8. Resfriador De nada adianta instalar um equipamento pequeno de resfriamento da areia de retorno ao se iniciar as atividades de uma fundição com apenas uma ou duas máquinas de moldar, visto que, futuramente, ao se aumentar a quantidade de areia preparada não mais se conseguirá trabalhar com baixa temperatura na mesma, o que ocasionará um incremento considerável de problemas tais como quebras de cantos dos moldes e de refugo por inclusões de areia nas peças. Assim sendo, mesmo que a fundição parta para a instalação de novas máquinas de moldar somente dentro de mais alguns anos, desde o início de suas atividades é que se deverá utilizar um resfriador de porte adequado para essa futura situação, de modo a sempre se conseguir alcançar no máximo 40 ºC de temperatura da areia de retorno na saída desse equipamento. 8
Especificamente no tocante ao sistema de resfriamento a ser utilizado, geralmente fica-se em dúvida entre equipamentos que adotem injeção de ar na areia de retorno (do tipo leito fluidizado ), com a água sendo aspergida sobre a mesma somente se ainda houver um excesso de temperatura nesse material, ou se seria melhor todo o resfriamento ser efetuado exclusivamente com água; a esse respeito, tem-se a esclarecer o seguinte: normalmente se consegue desenvolver mais rapidamente as características gerais da areia de moldagem se houver no mínimo 1,5 % de umidade na areia de retorno; infelizmente, ao se atingir 2,0 % ou mais dessa propriedade esse material normalmente acaba aderindo em demasia ao seu silo, resultando em afunilamento, a não ser que se instale em seu interior canhões de ar comprimido; muito mais importante do que a escolha do sistema de resfriamento é a qualidade da água utilizada não somente nessa operação, mas também na preparação da areia de moldagem, pois se sabe que uma excessiva contaminação por cloretos e sulfetos nela existente acabará por deteriorar a bentonita sódica ativada, fazendo com que se tenha uma acentuada queda da resistência à tração a úmido (RTU) da areia a verde, com a conseqüente possibilidade de ocorrência de defeitos de expansão nas peças (escamas e rabos de rato), as quais ainda poderão vir a apresentar variação dimensional; ainda no tocante à água, dados práticos mostram que esse componente não deverá possuir uma quantidade de sais superior a 200 mg/l (mesmo que os seus teores de cloretos e de sulfetos sejam baixos), caso contrário se poderá vir a ter uma acentuada sinterização de areia aos fundidos. 9. Sistema de exaustão Dificilmente se percebem sistemas de exaustão dos finos inertes adequadamente instalados nas fundições, visto que, ou se remove junto com esses componentes uma quantidade demasiadamente elevada de bentonita e de aditivo carbonáceo sob a forma ativa e inclusive fazendo com que a areia a verde fique com insuficiência de teor de finos, ou então se tem uma acentuada deficiência geral de eliminação dos componentes queimados existentes na areia de retorno. O ideal, tanto sob o ponto de vista técnico quanto econômico, seria que o sistema de exaustão fosse assim subdividido: no misturador: deveria existir só com a finalidade de evitar a formação excessiva de poeira na fase de transferência da bentonita e do aditivo carbonáceo a esse equipamento ou com o intuito de aliviar a pressão ocasionada pela sua injeção ao mesmo, porém a totalidade do material removido deveria ser devolvida imediatamente à carga que está sendo preparada, visto se tratar quase que integralmente de componentes ativos (exceto a pequena quantidade de finos inertes que ainda acaba sendo captada da areia de retorno); abastecimento dos silos de bentonita e de aditivo carbonáceo: sob hipótese nenhuma esses materiais deverão ser descartados, tanto por se tratarem de componentes totalmente ativos quanto pelo fato de poderem vir a entupir a tubulação geral do sistema de exaustão; assim sendo, deve-se sempre encontrar uma maneira de devolvê-los aos seus respectivos silos; abastecimento do silo de areia base: neste caso convém verificar se essa operação é feita por transporte mecânico (esteiras ou elevadores de canecas) ou pneumático, sendo que na primeira situação a poeira formada deveria ser devolvida ao sistema com o intuito de não se vir a ter uma insuficiência de teor de finos na areia a verde, enquanto que no segundo caso, por quase sempre haver 9
fratura demasiada dos grãos de areia, também se acaba tendo uma formação elevada demais de teor de finos, cujo excesso então terá que ser removido para não se ter baixa permeabilidade na areia de moldagem; abastecimento do silo de areia de retorno: nesse local normalmente deve-se ter uma fortíssima eficiência de exaustão, não apenas com o intuito de reduzir a níveis perfeitamente aceitáveis os finos inertes, mas também com a finalidade de se diminuir a formação de poeira na fundição; a fim de que isso seja viável de ser alcançado, é recomendável fechar da melhor forma possível o topo do silo, instalando-se no mínimo 4 (quatro) pontos de exaustão nessa plataforma, com esses componentes devendo ser removidos de modo adequado do sistema; peneirador: geralmente é nessa etapa que existe a maior formação de poeira, motivo pelo qual se deverá possuir uma ótima eficiência de sucção dos finos inertes nesse ponto, que deverão ser removidos do sistema de modo controlado; desmoldagem e resfriamento: nesses dois locais deve-se ter uma fortíssima eficiência de exaustão, não tanto com o intuito de se poder remover uma elevada quantidade de finos inertes, mas basicamente visando reduzir a temperatura da areia de retorno, de modo que o sistema de exaustão possa então vir a apresentar uma melhor eficiência de sucção nos demais pontos em que estiver instalado. Em resumo, convém esclarecer o seguinte: todo o material removido do desmoldador e do resfriador deverá ser eliminado do sistema por meio de uma tubulação própria, pelo fato de conter uma quantidade excessiva de umidade, que acabaria entupindo a tubulação geral; os componentes removidos do misturador deverão retornar a esse equipamento ainda durante a fase de preparação da respectiva carga ou então na batelada seguinte, por serem compostos principalmente de materiais ativos; a bentonita e o aditivo carbonáceo removidos pela exaustão durante o abastecimento de seus silos deverão ser devolvidos aos mesmos, por se tratarem de componente totalmente ativos; a poeira captada no abastecimento do silo de areia base deverá ter o destino determinado em função do teor de finos a ser mantido na areia a verde; cada um dos demais locais em que houver exaustão deverá ter uma regulagem individual da eficiência de sucção, de modo que, gradativamente, seja viável avaliar quais são os pontos em que se remove menos componentes ativos e maior quantidade de finos inertes da areia de retorno, sendo que a totalidade sugada deverá ser direcionada a uma tubulação geral para posteriormente ser eliminada da fundição. 10. Separador magnético Muito mais importante do que quantificar o tipo e o tamanho do separador magnético é se ter uma garantia de que as seguintes variáveis estejam sob controle: umidade: o ideal seria que sempre fosse inferior a 3,0 % na areia a verde, de modo que na areia de retorno essa característica possa ficar abaixo de 2,0 % no momento em que esta passar pelo separador magnético, a fim de que esse equipamento tenha uma boa eficiência de remoção dos respingos metálicos; partículas magnéticas: não devem ser confundidas com respingos de metal, e sim, são impurezas provenientes de oxidação da chaparia com a qual tanto a areia de retorno quanto a areia preparada fazem contato e que normalmente não conseguem ser removidas pelo separador magnético; em outras palavras, sempre existe a necessidade de se manter perfeitamente em ordem toda essa chaparia, visto que, se partículas magnéticas originárias dessas carepas de oxidação 10
geralmente só ocasionam bolhas de gás em peças espessas de ferro ao estarem em teor superior a 2,0 %, elas já provocam quebras de bolos e/ou de cantos dos moldes mesmo estando em níveis de apenas 1,0 %. Considerações finais Desde que se planeje de modo bastante técnico a instalação de uma central de moldagem em areia a verde, existem plenas condições de se trabalhar com elevada produtividade simultaneamente com baixo índice de refugo. Para tanto, existe a necessidade de inicialmente se quantificar o peso máximo de areia preparada a ser consumido pela linha de moldagem a cada hora, para que então seja viável definir a capacidade útil do misturador e do resfriador, além de também se instalar um sistema de exaustão que remova de modo adequado os finos inertes da areia de retorno e com o mínimo possível de eliminação de aditivos e aglomerantes. 11