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Aplicação e operação de resinas de troca iônica em galvânicas como ferramenta para reuso de águas de lavagem
B8 Comunicação e Editora5 meses ago3220 min

APLICAÇÃO E OPERAÇÃO DE RESINAS DE TROCA IÔNICA EM GALVÂNICAS COMO FERRAMENTA PARA REÚSO DE ÁGUAS DE LAVAGEM  – ESTUDO DE CASO EM GALVÂNICA DA SERRA GAÚCHA

Na região da Serra encontram-se muitas empresas do setor metal mecânico, segmento que abrange um diversificado ramo industrial. Este setor é responsável por 19% do produto industrial do Rio Grande do Sul, o que tornou o estado um dos principais polos do segmento no país. A cidade de Caxias do Sul e algumas ao entorno como Bento Gonçalves, Farroupilha, Carlos Barbosa, São Marcos, Antônio Prado, Veranópolis e Garibaldi concentram um grande polo regional de autopeças e implementos rodoviários, na parte de caminhões e chassis de ônibus, o que corresponde a mais de 40% da produção nacional segundo o Sindicato das Indústrias Metalúrgicas, Mecânicas e de Material Elétrico de Caxias do Sul (SIMECS). O polo metal mecânico da região de Caxias do Sul é o segundo mais importante do país, composto por mais de 3.200 empresas.

Integrada a esta economia pujante da Serra Gaúcha está a necessidade de utilização de água nos processos de fabricação, fazendo com que uma grande quantidade de água retirada dos mananciais hídricos passe pelo processo de tratamento para se tornar potável, ser distribuída pela rede e utilizada para lavagem de peças, equipamentos, pisos industriais etc.

Esta demanda crescente por água tem feito do reuso planejado um tema atual e de grande importância na indústria e entre os cidadãos. O reuso da água minimiza a captação do recurso na fonte e permite que a água tratada, com melhor qualidade, se torne disponível para fins mais nobres como o consumo humano, preparo e a fabricação de alimentos e bebidas na indústria. Assim, o reuso pode significar uma estratégia para uma melhor gestão dos recursos hídricos disponíveis em uma bacia hidrográfica. Com uso planejado do recurso, é possível reduzir o consumo e gerir melhor a quantidade limitada disponível.

Em nível industrial, o reuso da água traz grandes benefícios:

1)        Minimiza custos para adução, tratamento e uso da água dentro do processo produtivo;

2)        Evita o lançamento de efluentes nos corpos hídricos, evitando problemas com a comunidade;

3)        Evita as sanções pelo descumprimento das legislações que norteiam o lançamento de efluentes em corpos hídricos superficiais no momento em que cessa o lançamento em decorrência do reuso interno.

Dentre os ramos de expressão na Serra estão as indústrias galvânicas que utilizam grandes volumes de água na composição de banhos galvânicos e nas lavagens de peças após a aplicação de cada tipo de tratamento de superfície. Além do grande volume, a indústria galvânica gera efluentes de alta complexidade no que diz respeito ao tratamento a ser aplicado e alta toxicidade ambiental. Em geral, para atender os padrões legais de lançamento neste tipo de indústria é comum a aplicação de processos químicos convencionais de tratamento, que nem sempre apresentam resultados satisfatórios. Além da dificuldade técnica, o tratamento é oneroso. Uma prática comum que ocorre é a adição de uma grande quantidade de produtos químicos para tratar estes efluentes complexos, na busca incessante pela qualidade exigida pelo órgão ambiental para lançamento no meio ambiente. Nestes casos, os produtos químicos adicionados com o objetivo de tratar precipitam os contaminantes ou parte deles, mas acabam causando alta salinidade na água, o que impossibilita seu reuso no processo galvânico. Por isso, quando o objetivo é o reuso na indústria galvânica, a aplicação de resinas de troca iônica é uma ótima alternativa.

Nos processos de tratamentos de superfície, as resinas podem ser utilizadas com o objetivo de efetuar o tratamento das águas de lavagens, realizando um circuito fechado no qual a água disponível no processo estará sempre com condutividade baixa, auxiliando na qualidade das peças produzidas e reduzindo a contaminação de banhos subsequentes. E também podem ser instaladas de forma que consigam recuperar o banho galvânico, ou seja, além de obter águas de lavagem com baixa condutividade, proporcionam a recuperação do metal que estaria sendo perdido.

ESTUDO DE CASO – GALVÂNICA LOCALIZADA NA SERRA GAÚCHA

O estudo de caso que será descrito foi realizado em uma metalúrgica que realiza galvanização em peças de zamac com efeito decorativo. Produz acessórios para moda e também puxadores e acessórios para móveis. Entre os acabamentos aplicados estão diversos tipos de ouro, níquel, cobre e cromo. Seus produtos exigem alta qualidade no tratamento de superfície, uma vez que compõem bens de alto valor agregado como bolsas de grife e móveis de alto padrão. Por isso, a qualidade da água no processo é elemento fundamental para manter a qualidade dos produtos.

As resinas de troca iônica foram instaladas com o intuito de garantir águas de lavagem de boa qualidade para evitar defeitos na deposição dos metais. Na Figura 1 está descrito o fluxograma dos banhos galvânicos, sendo que não foram descritos todos os acabamentos; porém, para cada tipo de acabamento existe um recuperador e uma água de lavagem. O correto é, no mínimo, duas águas correntes em contrafluxo após o recuperador, que deve ser mantido fechado.

As resinas de troca iônica recebem todas as águas de lavagens apresentadas no fluxograma da Figura 1. Na Figura 2 está apresentada a configuração do sistema de resina de troca iônica instalado.

A empresa possui duas linhas de galvanização e dois sistemas de resinas instalados; esses serão denominados como 1 e 2. A periodicidade de regeneração do sistema 1 é de aproximadamente 22 dias, e do sistema 2, aproximadamente 35 dias. Na Tabela 1 está descrita a geração de efluente.

Tabela 1. Geração de efluente

Verifica-se que a geração de efluente está muito acima do indicado na literatura, que é aproximadamente 10L de efluente para cada L de resina. Sendo esse o ponto de partida do estudo, foram observadas diversas deficiências operacionais, as quais serão relatadas abaixo juntamente com as ações tomadas.

Contaminantes

Um aspecto muito importante das resinas de troca iônica é que as mesmas diminuem a eficiência quando a água que alimenta o leito possui alguns contaminantes capazes de interferir na troca de íons. Estes contaminantes, na maioria das vezes, criam uma camada permanente sobre as pérolas das resinas que interfere no processo de troca de íons. Entre estes contaminantes estão os óleos, surfactantes, ferro e matéria orgânica.

Na galvânica objeto do estudo de caso, não ocorria o monitoramento da eficiência das colunas de carvão ativado, que possuem o importante papel de remover os contaminantes críticos antes dos mesmos chegarem ao leito das resinas. O leito de carvão ativado era trocado por meio de uma periodicidade pré-definida pelo fornecedor do equipamento, não sendo avaliada a vazão produzida e qualidade das águas encaminhadas para os leitos de resina.

Assim, como melhoria, foram implementadas análises químicas periódicas para a definição do momento troca dos leitos de carvão ativo.

Vazão de trabalho

A vazão de trabalho dos sistemas de troca iônica não era controlada, sendo alterada pelos operadores constantemente. Esse é um dos primeiros parâmetros de controle necessário para o bom funcionamento da resina de troca iônica. Vazões abaixo do especificado prejudicam a capacidade de troca das pérolas; assim, o leito satura mais rapidamente. Já vazões acima do especificado aumentam a velocidade de passagem, diminuindo a troca; assim, a saída não atende o especificado ou o ocorre a saturação mais rápida.

Como melhoria, foram estipulados valores de vazão mínimo, médio e máximo, a partir do volume dos leitos e da vazão de água a ser produzida, sendo que, atualmente, opera no valor médio.

Regeneração

A regeneração da resina de troca iônica deve ser realizada com muito cuidado, pois a mesma influenciará diretamente na capacidade de troca do leito e também na quantidade de efluente gerado nas regenerações. Por isso, é essencial respeitar as vazões especificadas e a quantidade de produtos químicos. Estes em menor quantidade não realizam a troca de forma eficiente e a resina volta a saturar rapidamente. Já produtos químicos em maior quantidade sobram e se depositam sobre as pérolas causando uma contaminação permanente e irreversível.

Na empresa em estudo, a regeneração da resina apresentava diversos problemas: quantidade incorreta de produtos químicos, vazão incorreta da retro-lavagem, vazão e tempo incorretos da aplicação dos químicos, inexistência da lavagem lenta, interrupção do processo de regeneração, sequência incorreta entre passagem de produto químico e lavagem das resinas.

Como melhoria, foram recalculados todos parâmetros de regeneração e refeitos os procedimentos operacionais, bem como treinado o operador responsável.

Os ganhos com as melhorias realizadas foram muito significativos, sendo evidenciados no aumento da periodicidade de regeneração, redução no efluente gerado e redução na quantidade de produto químico, além de melhoria na qualidade das águas do processo e redução de paradas do sistema.

Na Tabela 2 estão descritos os ganhos no sistema 1 e na Tabela 3, os ganhos do sistema 2.

Conclusões

A aplicação de sistemas de resina de troca iônica tem se mostrado uma boa alternativa para indústrias galvânicas, quando os objetivos são a minimização na geração de efluentes tóxicos com o reúso, aumento no controle de perdas por meio do aumento da qualidade das águas de lavagens entre banhos e minimização do risco ambiental do negócio. Apresentam custos operacionais mais baixos quando comparados aos sistemas convencionais de tratamento por meio de processos físico-químicos, além de uma maior segurança em relação à qualidade. Porém, a inserção destes sistemas no processo produtivo deve ser feita de forma cuidadosa para que se garanta eficiência desejada compatível com o investimento nos equipamentos.

O sucesso da aplicação dos sistemas de resinas em indústrias galvânicas depende de fatores fundamentais:

–          Projeto bem elaborado do sistema, levando em consideração as particularidades do processo de tratamento de superfície;

–          Utilização de resinas de troca iônica de qualidade;

–          Operação dentro dos requisitos de projeto;

–          Acompanhamento da operação inicial pelo fornecedor do equipamento (pós-vendas de qualidade).

Não atender a qualquer um destes fatores pode significar altos custos operacionais e comprometimento da qualidade do produto. O fornecedor do equipamento é essencial no momento de parametrizar o sistema vendido e deixar claro ao cliente quais são as necessidades operacionais e os riscos associados à uma má operação

No estudo de caso descrito, foi necessária uma análise minuciosa do processo produtivo da empresa, da qualidade da água necessária nas lavagens e nos problemas do sistema de resina que estavam prejudicando a produção, além de aumentar os custos. O resultado do estudo demonstrou que é possível reduzir custos e garantir qualidade revisando os parâmetros operacionais periodicamente, o que deve ser feito sempre em parceria com o fornecedor do equipamento, que é especialista no assunto.

 

Autora: Andressa Brandalisse – Engenheira química, especialista em projetos para tratamento de resíduos industriais; em tratamento de efluentes industriais e sanitários e em gerenciamento de projetos. (projeto@reusotec.com.br)

Coautora: Sandra Magagnin – Engenheira química responsável pelo processo industrial da empresa estudada nesse artigo. ( smagagnin@gmail.com )

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A B8 Comunicação desenvolve projetos editoriais completos, desde a concepção até a publicação. Nosso trabalho envolve a criação de projetos gráficos, coordenação de pautas, reportagens, entrevistas, produção e edição de textos, serviços fotográficos, edição de imagens, diagramação, editoração eletrônica, pré-impressão e comercialização de espaços publicitários.

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