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AGRADECIMENTOS
Felipe de Carvalho Hosp agradece à família pelo apoio financeiro e suporte durante toda a vida,
agradece aos amigos de infância e os adquiridos durante a graduação pelo apoio emocional,
pelos momentos de alegria e as memórias construídas. Por último, agradece à UTFPR por
fornecer estrutura e ensino de qualidade para a formação pessoal e profissional.
Giovani Massinatori Nonato agradece primeiramente a Deus pelo privilégio de ter condições
de realizar todos os objetivos de sua vida. Aos seus pais, José Roberto da Silva Nonato e Rosani
Aparecida Massinatori Nonato, por todo suporte dado durante toda a vida, e também, agradece
a sua namorada Laís Haupt pelo apoio e carinho ao longo dessa trajetória.
João Fernando da Silva Costa agradece especialmente a sua família, por todo apoio e incentivo
ao longo dos anos. Às amizades que construiu ao longo do caminho, em meio as dificuldades e
alegrias, altos e baixos percorridos na faculdade.
Matheus Miranda Guimarães do Nascimento agradece a Deus pelo dom da vida e pelas
oportunidades que tem lhe dado. Além disso, agradece, também, a seus pais Geneir Gonçalves
do Nascimento e Cleide Moreira Guimarães do Nascimento por todo apoio emocional e
financeiro, pelo carinho, amor e incentivo. Por último, mas não menos importante, agradece a
sua namorada Kevillyn Martins Gragel Costa por todo amor, apoio, afeto e incentivo dado.
Por fim, a Acetye agradece à Profª Dr. Ana Maria Ferrari, à Eng. Química Jéssica Pereira
Azarias e ao Prof. Dr. Fernando Alves da Silva por toda orientação, paciência, disponibilidade
e dedicação oferecidos para a criação da empresa. Aos professores que nos ajudaram durante a
trajetória da criação, os nossos sinceros agradecimentos e à UTFPR-AP por esses longos anos.
“A vontade de se preparar sempre deve ser maior que a vontade de vencer”
Bernardo Rocha de Rezende (Bernardinho)
RESUMO
1 INTRODUÇÃO
O acetileno, gás industrial de fórmula química C2H2, foi produzido acidentalmente por
Edmund Davy no ano de 1836 na tentativa de obter o metal de potássio em larga escala. Com
essa nova descoberta, Davy sugeriu que fosse utilizado como combustível para iluminação
pública (PARTINGTON, 1964). Porém, sua produção industrial veio somente no ano de 1892
quando Thomas L. Wilson, com a intenção de produzir cálcio metálico utilizando fornos de
arco elétrico, sintetizou o carbureto de cálcio que, em contato com a umidade presente no forno,
gerou um gás altamente inflamável (ALMQVIST, 2012).
processos em que o acetileno é o produto principal, a Acetye escolheu optar pela produção por
carbureto de cálcio (CaC2). A partir desse processo, há duas rotas de produção: geração via
úmida (wet generation) e geração via seca (dry generation) (PÄSSLER et al., 2000). Sendo a
primeira escolhida pela Acetye.
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
O objetivo principal desse trabalho é estruturar uma empresa cujo foco está na produção
do acetileno desde seu organograma até sua viabilidade econômica.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 A natureza da Indústria de Gases Industriais
A indústria de gases industriais é definida como indústria de base ou bens intermediários,
ou seja, seus produtos servem como matéria-prima ou como parte indispensável do processo para
a produção de novos produtos (BRITO MELLO et al., 2006). No geral, gasesproduzidos são
classificados em industriais, medicinais, alimentícios e especiais, possuindo aplicações
específicas dentro de cada setor da economia. Existe uma grande gama de gases produzidos, e
estes variam desde gases ultra-puros até misturas gasosas com composições complexas.
Apesar da descoberta ter sido feita por Davy, seu valor comercial e intensiva pesquisa
ocorreu somente em 1862, quando Marcelin Berthelot o redescobriu ao passar diversos gases
orgânicos (etileno, álcool e éter) por um tubo quente com solução de amônia e cloreto de cobre,
17
sendo ele quem nomeou o gás de acetileno por meio da combinação “acetil” com o sufixo “-
eno” (RASMUSSEN, 2018).
Em 1892, o gás passou a ser utilizado como combustível para lamparina, devido a sua
intensidade luminosa ser de 10 a 12 vezes maior que a do carvão. Nessa mesma época, sua
produção em escala foi desenvolvida e aperfeiçoada, com a descoberta da rota produtiva
utilizando o forno elétrico por T. L. Wilson e H. Moissan (SCHULZ,1998).
O forno elétrico, descoberto por Wilson e Moissan, foi o principal método para produção
de acetileno no mundo em 1930. Apesar de ser um método eficaz, os custos energéticos
exigidos pelo processo eram demasiadamente altos. Em 1950, os métodos de oxidação parcial
e o processo regenerativo foram desenvolvidos para contornar o problema energético
(PÄSSLER et al., 2000; BELLONI, 2008).
O uso do acetileno tem retomado sua importância e valor nas indústrias, pois a partir do
composto é possível obter produtos derivados do petróleo por rotas alternativas. Sob esse
aspecto, uma nova tecnologia trouxe esperança para esse mercado, desenvolvidos pela
Kureha/Union Carbide, os métodos Partial Combustion Cracking (PCC) e o Advanced
Cracking Reactor (ACR) que permitem uma melhoria na eficiência energética e rotas mais
rápidas para a produção do composto (PÄSSLER et al., 2000).
Outros motivos fizeram com que alguns países mantivessem sua produção de acetileno,
apesar do aumento exponencial do uso do petróleo e seus derivados. Segundo Weissermel
(1997), uma das razões para que houvesse essa permanência na produção foram os custos
elevados das novas tecnologias de processamento do petróleo. Além disso, o petróleo é um
recurso limitado e que sofre algumas crises em termos de mercado. Assim, políticas
governamentais e de outras instituições são voltadas para o desenvolvimento de fontes
alternativas que cubram essa necessidade da demanda criada pelo petróleo. Por estes motivos a
produção de acetileno não foi extinta, permitindo sua reentrada no mercado alguns anos mais
tarde.
Com base nos interesses comerciais da Acetye, a rota de produção escolhida terá como
matéria-prima o carbureto de cálcio (CaC2) e a água que terão como produtos de sua reação o
acetileno (C2H2) e a cal hidratada ou leite de cal [Ca(OH)2], ambos comercializáveis.
Para a Acetye, a rota produtiva do acetileno escolhida foi a do carbureto de cálcio, com
o reator via geração úmida, pois outras rotas geram muitos subprodutos (hidrogênio, monóxido
20
de carbono, dióxido de carbono e alguns outros) (INTRATEC, 2019b). Também foi levado em
consideração a produção do leite de cal, de modo que na localização escolhida há um
escoamento para ambos os mercados, tanto da venda do acetileno industrial para as
metalúrgicas, siderúrgicas e sucroalcooleiras da região, bem como a venda do leite de cal como
matéria-prima para indústria de produção de cal, que o utiliza nos setores de agricultura como
fertilizante, construtiva para preparação do cimento e tratamento de água e efluentes.
21
4 JUSTIFICATIVA
A indústria metalúrgica e siderúrgica vem em crescente aumento econômico desde a
década de 80 e 90 quando houve a privatização das usinas siderúrgicas do país. Da mesma
maneira, nota-se que a produção de aço acompanha o crescimento da economia nacional, sendo
esses setores uns dos maiores consumidores do gás acetileno no Brasil, empreendendo seu uso
em diversos processos (COMPAGNIE FRANÇAISSE D’ASSURANCE POUR LE COMMERCE
FOR TRADE, 2018).
Além disso, o Brasil é o segundo maior produtor de álcool e açúcar no mundo com 418
usinas instaladas em todo seu território e essas usinas, por sua vez, anualmente possuem um
período, que dura aproximadamente 4 meses - final de dezembro a abril - de entressafra, e
utilizam desse tempo para fazerem manutenção de seus equipamentos (EMPRESA
BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA, s.d.; NOVA CANA 2020; UNIÃO
NACIONAL DE BIOENERGIA, 2020a). Para tais manutenções, usam-se majoritariamente
soldas com gás acetileno para alcançar as elevadas temperaturas desejadas.
Devido a sua tripla ligação e à sua energia livre de formação positiva ser alta, o acetileno se
torna altamente reativo. As principais reações envolvendo esse composto são a de substituição
de hidrogênio, adição à tripla ligação e adição do acetileno a sistemas não saturados. Além
desses, o acetileno sofre reações de polimerização e ciclização (DWECK; ZAKON, 1982).
Com isso, diversas indústrias do ramo utilizam tal composto na produção de diversos produtos,
sendo eles representados na Figura 1.
22
5 A EMPRESA
A empresa Acetye: Indústria de Acetileno pretende atender uma demanda regional ao
redor da cidade de Ituiutaba-MG. A seguir são apresentados a missão, visão e valores da
empresa.
5.1 Missão
Produzir e comercializar gás acetileno de forma responsável, garantindo a segurança de
nossos colaboradores e oferecendo um produto de qualidade que atenda aos padrões do mercado de
gases brasileiro.
5.2 Visão
Aprimorar a produção do acetileno por meio de inovações tecnológicas, tornando-se
referência no mercado brasileiro.
5.3 Valores
● Segurança - Para a Acetye vem em primeiro lugar. Prezamos pela segurança de todos
os colaboradores e da comunidade, monitorando constantemente os padrões de segurança
determinados para a produção do acetileno segundo as normas brasileiras vigentes.
● Ética – A Acetye preza pela ética em seus valores pois acredita que o profissionalismo
e respeito para com seus clientes, fornecedores, normas e a comunidade, agregam valor às
pessoas e à imagem da empresa.
● Comunidade – A Acetye preza por uma boa convivência com todos ao seu redor,
participando e apoiando projetos sociais que visam o desenvolvimento da sociedade.
● Responsabilidade – A Acetye se responsabiliza com o desenvolvimento profissional e
pessoal de cada colaborador, buscando sempre a melhoria interpessoal.
● Meio Ambiente - Preocupados com os corpos hídricos, solos e ambiente de forma geral,
a Acetye destinará todos os seus resíduos adequadamente a empresas e órgãos competentes,
sempre buscando atenuar os impactos ambientais negativos e atuar em prol do ambiente.
Os estados de Minas Gerais e São Paulo apresentam uma grande receita no valor do PIB
advindo da indústria metalúrgica, chegando a gerar 79 e 62 bilhões de reais por ano,
respectivamente (CONSELHO NACIONAL DA INDÚSTRIA, 2020). Uma análise mais
detalhada do valor gerado pela indústria metalúrgica por estado é apresentada na Tabela 1.
26
Rio Grande do
0,4573 6% 0,005 1,20%
Sul
Fonte: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2020) e Conselho Nacional da Indústria (2020), organizado
pelo autor (2020)
Além da metalúrgica, outro grande mercado consumidor de gás acetileno são as usinas
de álcool e açúcar, que necessitam do gás para realizar reparos em equipamentos, soldas e
manutenções de forma geral. Esse consumo tende a ser maior principalmente no período de
entressafras, que é o momento em que essas manutenções ocorrem de forma mais intensa
(WHITE MARTINS, 2021).
Segundo a Nova Cana (2020), os três estados que apresentam a maior quantidade de
27
usinas de álcool e açúcar são: São Paulo, Minas Gerais e Goiás; com 171, 43 e 40 unidades
28
Com base nas Figuras 4 e 5 foi escolhido um raio de 300 km no qual a Acetye fornecerá
seu produto principal. Com isso, a Figura 6 representa essa distância de atendimento nessa
região.
30
7 LOCALIZAÇÃO DA EMPRESA
7.1 Cidade
Ituiutaba compõe a mesorregião do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba, situada a
Noroeste do estado (Figura 7) com área total de 2.598,05 km².
A cidade também conta com o distrito industrial (DI) Manoel de Afonso Cancella com
área de 1.527.916,00 m² sitiado a noroeste do município e 5 km de distância do centro da cidade,
esse distrito industrial compreende empresas de micro e pequeno porte principalmente,
32
contando com apenas uma indústria de médio porte. A Figura 8 é uma fotografia da área do
distrito industrial da cidade de Ituiutaba.
A cidade apresenta um crescimento industrial ascendente desde 1960, onde iniciou com
982 indústrias, chegando, em 1995, a 2429 indústrias, atualmente conta com 2719 unidades
locais e 2627 empresas e outras organizações (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA
E ESTATÍSTICA, 2017; OLIVEIRA, 2013). Ituiutaba atrai a atenção de diversos ramos
industriais e nos últimos 10 anos contou com o surgimento de 688 novos empreendimentos,
entre eles estão presentes setores de tecnologia com foco na produção de softwares e
desenvolvimento de web sites, além de empresas de alimentos e outros ramos (G1 GLOBO,
2019).
De acordo com a Tabela 3 é possível observar que o setor industrial é expressivo para a
região e tem recebido suporte da cidade para seu desenvolvimento com a presença do distrito
industrial, de planos de ação por parte do governo, das universidades e institutos federais.
A cidade conta também com a Universidade Estadual de Minas Gerais (UEMG) que
oferece um total de 13 cursos como: agronomia, ciências biológicas, engenharia da computação,
engenharia elétrica, química, sistema de informação entre outros (UNIVERSIDADE
ESTADUAL DE MINAS GERAIS, 2021). Vale ressaltar, ainda, a presença das instituições:
Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial (SENAC), Serviço Nacional de Aprendizagem
34
O distrito industrial conta com uma malha rodoviária que dá acesso à rodovia BR-365,
responsável por conectar as regiões Nordeste e Centro-Oeste e, também, a rodovia BR-154 que
liga as regiões Norte e Sul. Além disso, há conexão destas rodovias com BRs importantes como
a BR-040 e a 354, que passa por Brasília e Rio de Janeiro, respectivamente.
8 ORGANOGRAMA
O organograma tem por objetivo ilustrar graficamente o posicionamento estratégico e
estrutural de uma empresa, padronizando-o e tornando-o mais claro. Dessa forma, a concepção
deste organograma permite um maior envolvimento dos colaboradores, torna os processos mais
alinhados e o ambiente mais colaborativo. A Figura 10 descreve a estrutura da empresa, sendo
composta por cinco áreas: administrativa, financeira, industrial, logístico e comercial (LOPES,
2019).
Produtividade
Qualidade
Segurança do
Trabalho
Presidente
Compra
Diretor Logístico Almoxarifado
Gerente de Logística
Expedição
Planejamento
Financeiro
Diretor Financeiro Contabilidade
Tesouraria
Marketing
Diretor Comercial
Venda
O presidente ocupa o mais alto cargo dentro da empresa e tem como finalidade a gestão
dos outros departamentos (LODI, 1971). Logo abaixo, na escala hierárquica, há cinco
departamentos de igual responsabilidade e seus respectivos setores.
37
O diretor administrativo tem como sua função, além de fornecer dados para o
planejamento estratégico, implementar políticas de desenvolvimento e melhoria dentro da
empresa. Tais melhorias envolvem tanto os treinamentos da parte burocrática da empresa,
quanto de segurança do trabalho para os colaboradores que estarão em zonas perigosas da
empresa. Para isso, subsequentemente, têm-se os departamentos jurídico, produtividade e
recursos humanos. Não menos importante segue o departamento logístico, responsável por toda
área que envolve transporte, compra de matéria-prima e equipamentos, assim como serviços no
geral, sendo encarregado por todo almoxarifado, que por sua vez é o setor de entrega de EPIs e
é responsável pelo armazenamento de matéria-prima (CATHO, s.d.).
9 MATÉRIA-PRIMA
9.1 Carbureto de Cálcio
A granulometria do carbureto é uma das propriedades físicas mais importantes durante
a produção do acetileno, e isso se deve principalmente pela propriedade higroscópica do
composto. Assim, para a aplicação industrial é necessária uma granulometria adequada para
que o rendimento da reação seja o maior possível. Para o processo da Acetye será utilizado
grânulos (4-7 mm) que é o mais indicado para o reator contínuo de geração via úmida
(PÄSSLER et al., 2000).
Para a Acetye, a qualidade do produto é um dos pilares de sua produção e para que
consiga manter essa qualidade deve-se, também, exigir o melhor fornecimento da matéria-
prima.
Desse modo, foi estipulado com base na NBRNM 109 (1997), padrões mínimos
exigidos para o recebimento da matéria-prima descritos na Tabela 4. A análise das amostras
tomadas de cada remessa de bags será feita conforme descrito na seção 9.2.
A amostragem do carbureto deve ser feita de acordo com a NBRNM 164 (1998), que
descreve as etapas do processo, precauções e tipos de equipamentos. Os ensaios para a
determinação da granulometria seguirão a NBRNM 166 (1998), que determina equipamentos
necessários, a quantidade de amostra e o procedimento, bem como o cálculo para obtenção do
resultado. Já para o ensaio da pureza do carbureto de cálcio, a Acetye seguirá a NBRNM 167
(1998), que dá os valores padrões em que os ensaios devem se basear e o cálculo do rendimento.
39
Sendo todos esses feitos pela própria empresa, a descrição da norma que identifica a pureza do
carbureto de cálcio está descrita no anexo A.
9.3 Água
A água da reação utilizada no processo será captada a partir da Superintendência de
Água e Esgotos de Ituiutaba (SAE). Essa agência conta com relatórios mensais da qualidade da
água, contribuindo para o controle do processo da Acetye. A SAE tem a captação para o
tratamento de água localizada no Rio Tijuco, com capacidade de 200 L.s-1, e esse volume é
capaz de atender toda a região (SUPERINTENDÊNCIA DE ÁGUA E ESGOTOS, 2002). É
descrito no relatório anual que o volume diário médio de água na cidade é de 31,1 milhões de
litros, sendo outubro o mês de maior consumo, com aproximadamente 1 bilhão de litros
(SUPERINTENDÊNCIA DE ÁGUA E ESGOTOS, 2020).
Como uma forma de verificar a qualidade média da água fornecida pela SAE após o
tratamento, a Acetye estudou a média mensal dos parâmetros da qualidade da água em 2020.
Um resumo desses dados está disponível na Tabela 5.
9.4 Solvente
10 SEGURANÇA
10.1 Transporte e rotulagem
Segundo a United Nation Economic Comission for Europe (UNECE) (2005) e outros
autores, existem fontes que podem ocasionar acidentes com o carbureto de cálcio durante o
transporte e recebimento da matéria-prima. Por isso, para realizar o transporte seguro do
acetileno o motorista deve receber o treinamento adequado para a condução de produto perigoso
conhecido como Movimentação Operacional de Produtos Perigosos (MOPP). É preciso que o
condutor tenha a capacidade de reconhecer as placas de produtos perigosos, seus riscos e saber
tomar as medidas cabíveis para situações de acidente envolvendo a carga, controlando a
situação até a chegada das autoridades competentes (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE
TRANSPORTE DE CARGA, 2019).
Dessa forma, para a realização do transporte é preciso que o carbureto seja devidamente
armazenado em bags e alocados de forma a evitar-se choques mecânicos que podem provocar
atrito entre o próprio carbureto e gerar faíscas, também é necessário fazer a proteção contra
umidade ou chuvas inesperadas. É importante que a quantidade de acetileno dentro dos bags
não exceda 1%, pois o acetileno é reativo e explosivo quando misturado com o ar, assim, caso
seja formado, não ocasionará acidentes durante o transporte (UNITED NATION ECONOMIC
COMISSION FOR EUROPE, 2005).
Segundo, é importante que o carbureto não esteja a uma temperatura elevada, pois
pontos de calor podem ser gerados, tornando-o explosivo (WHITE MARTINS, 2017). Assim,
é importante que a temperatura da matéria-prima seja verificada antes do desembarque. Para a
Acetye, será estipulado que a temperatura dos pontos de medição ao longo do caminhão não
deverá exceder 55°C para o recebimento. Em caso de descumprimento destes parâmetros o
local deve ser isolado e interditado até que a temperatura chegue em um valor menor que o
estabelecido para continuar com os procedimentos.
Caso a carga esteja dentro das conformidades, a descarga da matéria-prima é feita sob
um local protegido, para o caso em que ocorra possíveis mudanças climáticas durante o
descarregamento.
Fonte: Danny (s.d.); Casa Do Epi (s.d.); Proteloja Epis (s.d.); Super Epi (s.d.)
A roupa de proteção contra chamas e a luva são importantes no caso de algum acidente,
pois tem a função de retardar o fogo, fazendo com que o colaborador que esteja usando tenha
uma proteção. O capacete é necessário pois durante o carregamento há objetos pesados em
movimentação o que pode ocasionar alguma colisão com a cabeça. Por ser uma operação que
envolve materiais particulados perigosos é preciso a utilização da máscara com filtro
44
10.4 Armazenamento
Por ser corrosiva, o contato com o produto deve ser feito com cuidado durante seu
manuseio. Além disso, ao ser armazenada deve-se garantir que o local seja seco, ventilado,
protegido contra danos físicos, produtos químicos reativos com a cal e sob paletes distantes 30
cm do chão e das paredes. As embalagens devem estar bem fechadas e protegidas da incidência
de luz solar direta, evitando a formação de poeira.
10.4.3 Acetona
10.4.4 Acetileno
Apesar dos riscos associados ao acetileno, é possível armazenar o gás de forma segura
e eficiente, desde que padrões e normas rigorosas sejam estabelecidas para manter uma
atmosfera inerte e segura. Para inibir os riscos associados ao armazenamento, o gás acetileno
então é dissolvido em uma massa porosa que está imbuída de solvente, no caso da Acetye a
acetona, na qual o gás apresenta boa solubilidade (EUROPEAN INDUSTRIAL GASES
ASSOCIATION, 2013; EUROPEAN INDUSTRIAL GASES ASSOCIATION, 2019). A massa
porosa, de fibra de vidro, presente no cilindro deve preencher o maior volume possível.
O solvente utilizado para dissolver o acetileno não deve reagir com a massa porosa, bem
como não deve reagir com o acetileno e nem com o material do cilindro (GAS CYLINDER
RULES, 2016). Geralmente o acetileno é dissolvido sob pressão de 17 bar e temperatura de 20
°C. Contudo, o sistema de pressão não deve exceder 1,5 bar para evitar qualquer risco durante
o processo de uso do gás (WHITE MARTINS, 2013).
O gás deve ser armazenado em local fresco, seco e deve ser usado em áreas bem
ventiladas. Os cilindros de acetileno devem estar ao menos 6 metros de distância de materiais
que são oxidantes fortes, ou a 1,5 metros se houver uma parede corta fogo que o separa destes
componentes. Os cilindros devem ser armazenados na vertical evitando que haja pancadas,
arrastamento, rolamento, deslize ou queda (DIKSHITH, 2016).
Outras formas de preenchimento são pesquisadas e desenvolvidas para que seja possível
armazenar o gás acetileno com maior segurança e eficiência. Um método muito aplicado para
encher acetileno em cilindros é o uso de baixas temperaturas durante o preenchimento
(MIZUTANI et al., 2007). Outro método é o uso de solventes de alta área superficial para
realizar o armazenamento sob baixas pressões. Geralmente estes solventes são metais que
permitem que o acetileno seja armazenado sob pressão atmosférica (GETMAN, 2012).
10.5 Manuseio
Segundo a Votorantim (2014), o leite de cal é um produto não inflamável, mas em caso
de vazamento, deve ser imediatamente contido com material inerte e coletada em um recipiente
utilizando equipamento adequado, pois quando seco pode tornar-se perigoso em caso de
inalação ou períodos prolongados de exposição. Para o procedimento de coleta o uso de EPIs é
indispensável, sendo indicado: respirador de filtro, luvas, óculos de segurança e roupas de
manga comprida.
No que diz respeito à Acetye, um cuidado especial deve ser tomado em caso de
vazamento de leite de cal, pois devido à natureza de sua formação como produto da reação do
47
carbureto de cálcio com água, ainda há presente no leite de cal vestígios de carbureto não
reagido e gás acetileno dissolvido, o que pode ocasionar riscos associados também aos vapores
desprendidos.
10.5.3 Acetona
Fontes de calor e ignição devem ser mantidas afastadas e os equipamentos devem ser
antifaiscantes e blindados. Os equipamentos, pelos quais passam solvente, devem ser aterrados
para que haja continuidade elétrica, dessa forma evitando o acúmulo de energia estática
(QUIMIDROL, 2007). Quando for ocorrer transferência de solvente de um tanque para o outro, por
exemplo, deve-se ligar o recipiente ao tanque para que se evite qualquer descarga elétrica entre
os tanques.
10.5.4 Acetileno
O manuseio do acetileno é um desafio, pois além das dificuldades associadas à sua alta
inflamabilidade e poder explosivo, o acetileno em altas concentrações também tende a formar
outros produtos, tais como benzeno e vinil acetileno (GETMAN, 2012).
A explosão pode ser ocasionada por chamas ou faíscas que interagem com o gás e por
este motivo é importante verificar se o cilindro e mangueiras estão sem rachaduras ou pontos
quebradiços, que podem promover seu vazamento para a atmosfera (MILLER E PENNY, 1960;
WEMAN, 2011).
O acetileno é altamente reativo devido a sua tripla ligação e a quebra destas ligações
pode ser desencadeada por reações de calor, contato com corpos aquecidos, faísca eletrostática,
48
por compressão à quente, choque mecânico, por aquecimento, pela diferença de pressão,
material do cilindro e presença de impurezas (sílica, alumina, fuligem e outras partículas que
podem ocasionar ignição) e esta quebra das ligações é denominada de decomposição ou
deflagração (PÄSSLER et al., 2000). A deflagração é uma dissociação sofrida pelo gás
acetileno que gera carbono, hidrogênio e uma massiva quantia de calor e pressão, produzindo
explosões. O calor gerado na decomposição chega a liberar 54,1 kcal.mol-1 (MESSER
GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG, 2013; MILLER E PENNY, 1960;
BELLONI, 2008).
10.6 Cilindros
10.6.1 Materiais
Uma atenção especial deve ser dada aos materiais utilizados em cilindros de
armazenamento do gás acetileno, visto que alguns metais, sob determinadas condições, são
reativos na presença do acetileno e podem formar durante sua reação os acetiletos, que são
compostos altamente explosivos e inflamáveis quando sofrem impacto ou fricção (EUROPEAN
INDUSTRIAL GASES ASSOCIATION, 2013). Geralmente, essas reações ocorrem quando o
acetileno fica por longos períodos em contato com a superfície do metal ou quando há pontos
de corrosão no metal, o que acelera a reação e formação dos acetiletos. Há três metais que
reagem com o gás acetileno para formar os acetiletos, sendo eles: o cobre, o mercúrio e a prata
(MILLER E PENNY, 1960; BELLONI, 2008). De forma geral, o acetileno não apresenta boa
compatibilidade com oxidantes fortes e seus derivados (DIKSHITH, 2016).
A fim de verificar e garantir a vida útil dos cilindros, é necessário realizar inspeções
periódicas nos cilindros, bem como manutenções, se possível. Para os cilindros que retornaram
dos clientes da Acetye, serão realizadas análises para garantir as conformidades do cilindro e
sua segurança, a Acetye seguirá as orientações da Norma Brasileira (NBR) 11623:2008 para
realizar todos os procedimentos cabíveis. Em caso de não conformidade o cilindro será
descartado conforme descrito na seção 12.3.
10.6.3 Solvente
Para que a falta ou excesso de solvente dentro dos cilindros não ocorra, é preciso ter um
controle no processo de preenchimento. Assim, será necessária uma validação de pré-envase
dos cilindros. A verificação da quantidade de solvente presente é determinada por meio do peso, da
temperatura e da pressão (GANNON, 2000b).
Quantidade Máxima
0,3 0,2 %
Água
O solvente utilizado para dissolver o acetileno não deve reagir com a massa porosa, bem
como não deve reagir com o acetileno e nem com o material do cilindro (GAS CYLINDER
51
RULES, 2016). Geralmente o acetileno é dissolvido em acetona sob pressões elevadas em uma
faixa de 17 à 17,6 bar e temperatura de 21 °C (GAMA GASES, 2021; AMAZONAS, 1995).
As válvulas são acessórios indispensáveis nos cilindros, pois atuam como um sistema
de controle e de segurança monitorando a entrada e saída de gases no cilindro. Essa função
permite que a saída do gás seja regulada de forma adequada conforme o fluxo necessário para
a operação a qual está sendo aplicada; por outro lado, impedir a entrada de gases permite que o
gás dentro do cilindro permaneça dentro dos padrões de pureza nos quais foi adquirido,
mantendo a qualidade do produto.
Devido a sua importância, é preciso que o tipo e o material das válvulas de acetileno
sigam os padrões de qualidade estipulados pelas normas ABNT NBR 11749 e 11725, além de
ser aprovada nos testes do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
(INMETRO). Para o acetileno a válvula recomendada é a CGA510, também conhecia como
ABNT 225-2. Ainda, é preciso realizar inspeções de segurança na válvula para verificar
problemas de desgaste ou mal funcionamento. Segundo o ITA (2008), as válvulas apresentam
problemas de desgaste quando: pequenos vazamentos são notados e a força necessária para
manipular o volante começa a exceder aquela que a mão pode aplicar.
Para tornar mais seguro todo o processo produtivo do gás acetileno e principalmente
durante seu armazenamento em cilindros, será utilizado um sistema contra incêndios que seja
eficaz e garanta uma segurança dos processos. Os sistemas contra incêndio têm como objetivo
impedir a propagação do calor e das chamas, bem como no enchimento, impedir que haja uma
transferência de calor para os cilindros de gases pressurizados. Este atraso ocasionado pelo
52
sistema contra o incêndio impede que a temperatura ascenda rapidamente a níveis críticos, desta
forma uma medida eficaz pode ser tomada a tempo e prevenir estragos de alta escala
(ROBERTS et al., 1999; ROBERTS, 2004).
O enchimento do acetileno será feito por meio da compressão do gás, pois a sua
solubilidade em acetona aumenta proporcionalmente à pressão aplicada (GANNON, 2000b).
Contudo, o aumento da pressão também gera um aumento na temperatura, uma vez que o
volume do cilindro é constate, e esse aumento pode levar a uma decomposição interna do
acetileno e levá-lo a explosão.
Outra situação que decorre da compressão adiabática é o ponto de fulgor ou flash point,
que é a menor temperatura em que um sólido ou líquido libera vapor em concentrações
suficientes para formar uma mistura inflamável com o ar. Esta característica é utilizada para
classificar o quão inflamável é o composto (ARAÚJO, 2005).
A compressão adiabática e o ponto de fulgor são dois fatores que precisam ser
controlados durante a etapa de enchimento do acetileno para garantir a segurança do processo
e dos operadores, uma vez que geram o aumento na temperatura do processo. Para isso a Acetye
utilizará um sistema de resfriamento por chuveiros que lançará continuamente água sob a
superfície dos cilindros.
a capacidade de fornecer 10 L.m-².min-1 de água e manter o fluxo de água por pelo menos 90
minutos sobre todo o sistema durante o preenchimento dos cilindros. No caso de acidente com
aquecimento excessivo dos cilindros o sistema deve ser capaz de atuar por 12 horas e ser
operado remotamente com auxílio de válvulas que acionadas por sensores presentes na linha de
produção, contudo o sistema deve apresentar uma opção para ser ativado manualmente
(EUROPEAN INDUSTRIAL GASES ASSOCIATION, 2013).
Como o reator utilizado pela Acetye será contínuo e operara em média pressão, o reator
terá um set point na faixa de 1,08 bar (15,7 psig) até 1,5 bar (21,8 psig), não devendo operar a
pressões acima de 2 bar (29 psig) pressão crítica de operação (DWECK E ZAKON, 1982).
processo como um todo. O projeto do vaso reator deve ter como base a norma NBR 16035-4
(2013) devido à pressão e temperatura de operação pré-estabelecidas, sendo capaz de suportar
condições com margem de segurança de até 200% em relação a estes valores.
10.8.3 Compressores
Os compressores operarão com um set point de 17 bar (247 psig) para pressão e 20 °C
para a temperatura na etapa de enchimento. Também serão estabelecidos os pontos críticos de
operação, que para este equipamento não ultrapasse a pressão de 28 bar (400 psig); neste
momento, alarmes sonoros devem ser acionados, e a alimentação do carbureto deve ser
imediatamente cessada, bem como a corrente de alimentação que liga o gasômetro ao
compressor. Para detecção da variação de pressão, um manômetro será acoplado ao terceiro
estágio do compressor (AIGA, 2009).
A pressão dos compressores será controlada por válvulas de alívio localizadas entre
cada estágio e também no bloco do motor. Todo o sistema deve conter metal de sacrifício em
sua estrutura para evitar corrosão. O sistema de alívio deve ser canalizado e direcionado para
um local seguro (AIGA, 2009; REXARC, s.d.). Além disso, entre os estágios haverá um sistemade
refrigeração por serpentina para controlar o aumento de temperatura ocasionado pela
compressão do gás. O resfriamento durante esta etapa é fundamental para que não ocorra a
polimerização do acetileno.
Para manter a estabilidade do acetileno dentro dos cilindros, o gás é então dissolvido em
acetona que está imbuída em uma massa porosa monolítica. Antes de serem direcionados para
o sistema de enchimento, os cilindros devem passar por inspeção conforme descrito na seção
10.6.2 (Para o preenchimento do solvente o cilindro é inspecionado seguindo os itens: Peso
tarado do cilindro, Temperatura interna do cilindro, Pressão interna, tamanho do cilindro, Peso
total do cilindro, cálculo do solvente residual presente). e após a avaliação, o cilindro é
direcionado para a reacetonagem. Para realização deste procedimento a pressão residual do
cilindro é calculada e com base nos valores obtidos o cilindro é direcionado para reacetonagem,
ventação ou enchimento.
permanecer o procedimento deve ser realizado mais 2 vezes e se persistir o cilindro é enviado
para a manutenção. A ventação deve ser realizada lentamente, uma vez que ocasiona a queda
de temperatura do cilindro, podendo comprometer sua estrutura mecânica.
Para a Acetye, uma margem de 75% será estabelecida, assim cilindros preenchidos
acima de 17 bar e que estiverem com pressão residual igual ou inferior a 5,25 bar serão enviados
para reacetonagem e posterior reavaliação. Por fim, cilindros dentro dos padrões serão
encaminhados para a linha de enchimento.
11 FLUXOGRAMA
O fluxograma, Figura 14, que descreve o processo produtivo do acetileno da Acetye foi
baseado na patente publicada por Clifford e Eddie (1942) e pelo descrito em Pässler et al.
(2000). A rota e produção é conhecida como geração via úmida que utiliza o carbureto de cálcio
e água de reação em excesso.
O leite de cal gerado a partir da reação é direcionado para uma empresa terceirizada que
realizará o seu espessamento e retornará à água para a Acetye, uma vez que 74 % de seu peso
é água. A corrente de acetileno é direcionada para as torres de lavagem e resfriamento para a
retirada do pó presente na corrente e também da água evaporada da reação. A água de fundo
obtida nas torres mistura com a água proveniente da SAE e é direcionada até o reator
(PÄSSLER et al., 2000).
No conjunto de torres o gás será resfriado e lavado por um spray de água até a
temperatura de 20 ºC e a retirada completa de todo o hidróxido de cálcio presente. O acetileno
retirado no topo da última torre é enviado para os adsorvedores de carvão ativado que tem por
finalidade remover toda a umidade remanescente antes da etapa de compressão do acetileno.
Essa etapa de remoção da água é fundamental para evitar a formação de acetileno hidratado
(CLIFFORD E EDDIE, 1942).
12 MEMORIAL DE CÁLCULO
12.1. Entalpia e entalpia residual no sistema de compressão
Para a realização dos cálculos foi adotado um estado de entalpia de referência nula (Href
= 0) para a temperatura de 20 °C. Para o balanço de energia das correntes foi utilizado a
variação da entalpia para processos isobáricos, como: o reator, as torres de lavagem e
resfriamento e o processo quench. As Equações 1, 2, 3 e 4, representam as equações para
calcular o calor específico. Cada composto foi calculado a partir de uma destas 4 equações,
sendo que a descrição de qual conta foi utilizada está vinculada ao sub índice da equação e a
Tabela 38 do apêndice A.
Posteriormente, os valores de Cpi foram utilizados para determinar a entalpia por meio
T
da equação H(T) = ∫ Cp dT para cada composto em uma determinada temperatura de
Tr i
operação T.
Nos compressores, foi necessário adicionar a entalpia residual de cada corrente, que é a
parcela de entalpia de uma corrente correspondente à contribuição da pressão. Dessa forma a
equação da entalpia tem um termo acrescido ao final, como na Equação 5:
H(T, P) = T Cp dT + H (P) (5)
∫Tr i residual
Como o cálculo da entalpia residual está vinculado a pressão do sistema, foi necessária
a utilização da equação de estado, pois, ocorre o aumento da pressão dentro do equipamento
ocasionando um erro maior na aproximação do gás estudado para gás ideal (SMITH, 2005).
Nesses cálculos, aplicou-se a equação de estado de Peng-Robinson, que será utilizada para
59
onde,
0,45724(R2Tc2)
da
= − n√
α
e B=
0,0778TcP
(7)
dT Pc TTc TPc
2
T
n = 0,37464 + 1,54226ω − 0,26992ω 2 e α = ( 1 + n (1 − √ )) (8)
Tc
Como a análise das entalpias residuais necessita das temperaturas e as pressões reais
atingida pelo sistema, foi necessário primeiramente adotar o sistema de compressão como
isoentrópico, ou seja, a variação da entropia no sistema é nula e o sistema é considerado
reversível. O cálculo desse parâmetro foi realizado pela seguinte equação:
ΔS = Tfideal Cp Pf
∫ Ti T
dT + Rln ( )
Pi
(9)
— ∑F H | + E −E (10)
dE = ∑F H |
dt i i entrada ij ij saída Gerada Consumida
62
Para o balanço material foi utilizado o balanço molar no interior do reator para o caso
que existia a reação química e balanço mássico nos demais.
dN = ∑F | — ∑F | + ∑F | — ∑F | (11)
dt i entrada i saída
13.2 Separador
O separador, acoplado à saída do reator, tem por finalidade dividir a corrente gasosa
composta por acetileno, vapor de água e hidróxido de cálcio da corrente aquosa. A primeira é
enviada para as torres de lavagem e resfriamento e a segunda é destinada para uma empresa
terceirizada, localizada no terreno da Acetye, que realizará o espessamento e retornará à água
para reaproveitamento no processo. A Figura 17 ilustra as correntes de entrada e saída no
separador.
da corrente de entrada e saída do separador, bem como a temperatura e pressão de cada corrente
estão dispostas na Tabela 8.
Destaca-se nesse processo que a lavagem/resfriamento dos gases em etapas gera uma
economia de água quando comparado a um processo em uma única etapa. Logo, uma menor
66
quantidade de água residual e menor consumo em refrigeração ocorre nesse modelo, o que faz
o processo Acetye atrativo e mais eficiente frente às suas correntes.
Para a remoção da umidade a Acetye utilizará colunas de adsorção com carvão ativado.
O uso do carvão foi uma escolha pautada na capacidade do material em adsorver água, uma
certa quantidade de impurezas e principalmente por não adsorver acetileno. O processo de
adsorção foi inspirado na patente de Song et al. (2013), com recuperação in situ do sistema,
além de promover remoção de umidade deixando a corrente com cerca de 1 ppm de umidade
ou menos. A representação das correntes entradas e saídas estão presentes na Figura 19.
À medida que a corrente passa pelo leito de adsorção ocorre a saturação do carvão e
com o tempo sua capacidade de adsorção decresce até o momento em que a coluna entra em
equilíbrio com a corrente alimentada (NÓBREGA, 2001). Esse ponto é denominado curva de
ruptura (Figura 20) e com base nela e em processos do tipo PSA (Pressure Swing Adsorption)
a Acetye programará a recuperação dos leitos de adsorção. A Figura 20 apresenta uma curva de
ruptura característica de uma corrente contendo umidade em gases especiais que necessitam de
secagem. Apesar de não representar a corrente de acetileno, a curva foi utilizada para estimativa
inicial do tempo de saturação do leito (tanto o dióxido de carbono quanto o acetileno são
moléculas apolares e com baixa interação com o adsorvente carvão ativado).
do leito, tais como: vapor super aquecido sob vácuo ou nitrogênio sob vácuo; a rota por
acetileno é preferível visto que é produzido e recuperado pela planta.
13.5 Compressores
A corrente vinda dos secadores passará por um sistema de compressão em três estágios
e sairá a uma pressão de 17 bar e temperatura de 20 °C. Os compressores presentes na etapa de
enchimento dos cilindros contarão com um sistema de refrigeração após cada compressão para
assegurar que a temperatura de entrada em cada compressor ocorra a 20 ºC e também garante
que a corrente 23, que segue para o enchimento, esteja nas condições adequadas de temperatura
e pressão para o enchimento (AIGA, 2009).
13.6 Enchimento
Além da entrada da corrente 23 no enchimento, faz-se necessária a adição da acetona
no cilindro o que é necessário uma quantidade de 0,45 kg de acetona por cada 1 kg de acetileno
70
(REXARC, s.d.). Baseado no cilindro com peso nominal de 9 kg de acetileno a Acetye encherá
24 cilindros por hora em sua produção com um consumo de 98,4 kg.h-1 de acetona.
71
14.1 Reator
Como a reação química da Acetye gera produtos na fase gasosa, o dimensionamento do
reator foi feito utilizando as vazões volumétrica dos componentes presentes nesse estado. Sendo
assim, o volume do reator que se adequa aos requisitos do processo é de 10 m3, valor esse
calculado tendo como base um tempo de residência igual a 0,04 horas descrito no reator de
Päsler et al. (2000).
Innocentini (2015) afirma que a altura máxima de uma coluna não deve ultrapassar 7
metros, evitando problemas de manutenção e instalação. Como a Acetye trabalhará com torres
em série essa altura foi fracionada em quatro torres de forma que cada uma terá 1,75 metros.
Utilizando um trocador de calor contracorrente para resfriar a corrente 13.1, com valores de
coeficiente global de transferência de calor igual a 4000 W.m-2.K-1 (ERWIN, 2016) e com as
temperaturas do fluido refrigerante igual a -5 °C (constante devido ao processo de resfriamento
por evaporação), e entrada da água de 23 °C e saída de 5 °C de acordo com o descrito na Tabela
9, a área de troca térmica necessária para resfriar a água é de 5,53 m2.
calor necessário para resfriar até 20 °C a corrente de acetileno. Portanto, os trocadores de calor
das correntes 18, 20 e 22 terão 0,29, 0,30 e 0,32 m2, respectivamente.
14.5 Compressores
Para que a corrente do produto tenha a pressão necessária de enchimento, utiliza-se de
uma série de três compressores elevando a pressão de 1,15 à 17 bar. O primeiro compressor
aumenta a pressão para 2,81 bar, enquanto o segundo 6,88 bar e o terceiro atinge a pressão final
73
de enchimento (17 bar). Com isso, é necessário utilizar compressores de 6,8, 6,8 e 6,9 kW para
as correntes 17, 19 e 21, respectivamente. Esses sistemas de compressão podem ser realizados
em compressores centrífugos, o que garante a compressão do sistema com maior eficiência
comparado aos sistemas de compressão em pistão, especialmente para essa faixa de pressão
operada.
74
15 UTILIDADES
O setor industrial de forma geral, pode dividir seus recursos em matéria-prima e
utilidades. Ambas são importantes e cumprem papel fundamental para o processo produtivo de
cada indústria. Estão relacionadas as utilidades tudo aquilo que não entra como matéria-prima,
mas que possuem função crítica no processo, por exemplo, uso de vapor de água para aquecer
uma determinada corrente do processo, energia elétrica para o funcionamento dos
equipamentos, ar comprimido, entre outros (IBAÑEZ, 2005).
Contudo, para que a água cumpra sua função de utilidade na troca de energia do reator
e das torres é preciso que sua entrada ocorra a uma baixa temperatura (20°C e 5 ºC
respectivamente). Para atingir esse propósito a água passará por trocadores de calor que utilizam
CO2 líquido como refrigerante para a remoção de 393 mil kJ.h-1 de energia. Além disso, o
líquido refrigerante também será utilizado na etapa de compressão da Acetye, resfriando a
corrente entre os estágios de compressão, garantindo que em cada compressor a entrada seja de
20 ºC até o direcionamento para o enchimento, nessa etapa de compressão a energia total
removida é de 82 mil kJ.h-1.
A escolha do CO2 líquido como refrigerante foi pautado na segurança oferecida em sua
utilização, visto que em caso de explosão o CO2 não aumenta a gravidade do cenário. Segundo
a ficha técnica de dados de segurança da Linde (2013), o CO2 líquido é recomendado em
processos que apresentam combustão, fusão, corte, transferência de calor ou risco de explosão.
Ou seja, para o processo de acetileno seria um refrigerante adequado visto o risco associado a
produção do gás conforme descrito na seção de segurança (10.8). O esquema dos trocadores de
calor está contido no apêndice B.
75
16 LAYOUT
O conceito de bom layout é aquele em que as necessidades fabris e da organização como
um todo são atendidas causando impactos significativos nos processos. Além disso,
independente do processo realizado pela organização sempre há a busca pela eficiência,
minimização dos custos, aumento da produtividade, dentre outros (TAM e LI, 1991). O arranjo
físico é aplicável sempre que houver movimentação de materiais, pessoas, informações e
equipamentos (SLACK et al., 2002).
Dessa forma, o arranjo físico deve ser pensado e preparado para que haja um
aproveitamento máximo dos recursos disponíveis. Sua aplicação gera benefícios como: redução
de tempo entre processos, fluidez no fluxo de pessoas, processos e informações, aumento do
desempenho, promoção da ergonomia no ambiente de trabalho e muitas outras vantagens.
Entretanto, a escolha do layout adequado é uma decisão de suma importância, pois uma má
escolha pode levar a malefícios como: perda de informação, dificuldade de comunicação, riscos
à segurança, aumento de custos, congestionamento e outros pontos que interferem na eficiência
(FERNANDES et al., 2013).
A lavagem das áreas da empresa será feita com detergente e água. O efluente gerado
será o mesmo que o da lavagem residencial. A Acetye descartará esse resíduo juntamente com
a rede de esgoto de Ituiutaba.
A Acetye tem sua matéria-prima recebida por frotas de caminhões e é esperado que
esporadicamente tenha o derramamento de óleo, combustível, fluido de freio, entre outros. Para
esses resíduos o procedimento adotado pela empresa é a absorção com particulados sólidos
como areia e pó de serragem. O material gerado será coletado, armazenado e destinado como
descrito na seção de resíduos sólidos (17.2).
de banheiro e restos de comida, o pó de carbureto de cálcio, bem como outros resíduos não
frequentes. Suas características estão descritas na Tabela 17.
17.3 Cilindros
Os cilindros que forem condenados na inspeção, serão enviados para uma empresa
terceirizada a fim de tratar quaisquer resíduos ainda presentes no cilindro e dar o devido
descarte do mesmo, evitando o extravio e uso inadequado dos cilindros (EUROPEAN
INDUSTRIAL GASES ASSOCIATION, 2021).
78
18 ANÁLISE FINANCEIRA
O mercado no Brasil é basicamente formado por empresas capitalizadas que possuem
uma agressividade dentro do mercado com grandes investimentos e também um alto fluxo de
caixa (LIMA et al.,2011). Como descrito na seção 6, a Acetye possui mercado suficiente para
ser inserida com evidência. Portanto, um dos fatores de extrema importância para a Acetye, é a
viabilidade econômica da empresa, pois, além de ter um investimento viável e seguro, prezando por
um negócio sólido e com retorno à longo prazo sem comprometer o caixa da empresa, valoriza
sua imagem no mercado atuante.
Como descrito na seção 7, a Acetye estará localizada na cidade de Ituiutaba – MG, tanto
pela facilidade do acesso da matéria-prima, quanto pela logística próxima dos principais
consumidores do gás acetileno. O terreno total da empresa localizado no distrito industrial, terá
45000 m² tendo o preço médio do metro quadrado de R$ 30,00. Já a construção fabril terá
10.000 m² e tendo um preço de R$ 978,27.
Assim, ao realizar a soma dos custos das Tabelas 18, 19 e 20 a Acetye terá como um
custo fixo total de R$ 17.424.136,75.
Dentre todos os custos da empresa, o custo de produção é aquele que diz respeito ao
custo durante o processo produtivo do produto. Na Acetye esse custo baseia-se nas matérias-
primas: carbureto de cálcio e água, bem como as utilidades: acetona, nitrogênio, água e energia.
O preço do carbureto de cálcio foi considerado o preço médio do insumo disponível nas
empresas próximas à Acetye, tendo um valor de R$ 2.500,00 por quilograma de carbureto. O
custo da água foi baseado na tabela do SAE com um consumo de 346 m³ por mês. A Tabela 21
apresenta os custos mensais da Acetye.
Segundo a constituição de 1988, todo trabalhador possui direito de uma carga horária
limite de 44 horas semanais, não podendo exceder 8 horas por dia, com exceção é claro de
acordos entre a empresa e o colaborador. Como a Acetye funcionará 24 horas por dia, serão
necessários três turnos de trabalho. A Tabela 22 mostra o número de funcionários, bem como
o salário e suas respectivas funções.
82
que a empresa tenha estoques mantidos, pagamento aos fornecedores e colaboradores, bem
como capital para pagar impostos entre outros (SEBRAE, 2013).
O cálculo para definir o capital de giro, envolve o custo produtivo mensal, vezes o
número de meses que se deseja como margem de segurança de capital. A Equação 18 apresenta
a fórmula para esse cálculo.
Capital de Giro =
Custo produtivo anual
∗n (18)
12
A Acetye decidiu trabalhar com 3 (três) meses de garantia tendo um capital de Giro de
R$ 9.754.652,89 que englobará o custo de matéria-prima, folha salarial, energia elétrica entre
outros durante o período citado.
18.4 Financiamento
A Acetye, em busca de capital para construção fabril da empresa, compra de
equipamentos, garantia de três meses tanto de pagamento da folha salarial, quanto de matéria-
prima para a produção de acetileno, escolheu um financiamento do tipo Sistema de Amortização
Constante (SAC). A instituição de crédito que disponibilizará o financiamento de R$
69.140.456,60 será o Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social (BNDES), com
uma taxa de juros de 15% a.a (BNDES, 2019).
18.5 Depreciação
A depreciação é a desvalorização de um bem ou de qualquer item, como por exemplo
veículos, máquinas ou até mesmo o terreno. Isso ocorre devido ao desgaste dos objetos, bem
como, sua duração como um todo. Além disso, um motivo importantíssimo para saber a
depreciação de qualquer bem, é usá-la como base para troca ou venda do mesmo (MOTA,
2002), além do desconto gerado na Fluxo de Caixa ou EBTIDA da empresa.
D = Vb (1 − td) (19)
A Tabela 25 representa os itens que serão depreciados bem como suas respectivas taxas
de depreciação anual e o quanto as desvalorizou.
TAXA ANUAL DE
4% 10% 20% 22,5%
DEPRECIAÇÃO
ANO 0 R$ 9.782.700,00 R$ 4.962.867,75 R$ 351.970,00 R$ 795.000,00
ANO 1 R$ 9.391.392,00 R$ 4.466.580,97 R$ 281.576,00 R$ 616.125,00
ANO 2 R$ 9.015.736,32 R$ 4.019.922,87 R$ 225.260,80 R$ 477.496,88
ANO 3 R$ 8.655.106,87 R$ 3.617.930,59 R$ 180.208,64 R$ 370.060,08
ANO 4 R$ 8.308.902,59 R$ 3.256.137,53 R$ 144.166,91 R$ 286.796,56
ANO 5 R$ 7.976.546,49 R$ 2.930.523,78 R$ 115.333,53 R$ 222.267,33
ANO 6 R$ 7.657.484,63 R$ 2.637.471,40 R$ 92.266,82 R$ 172.257,18
ANO 7 R$ 7.351.185,24 R$ 2.373.724,26 R$ 73.813,46 R$ 133.499,32
ANO 8 R$ 7.057.137,83 R$ 2.136.351,83 R$ 59.050,77 R$ 103.461,97
ANO 9 R$ 6.774.852,32 R$ 1.922.716,65 R$ 47.240,61 R$ 80.183,03
ANO 10 R$ 6.503.858,23 R$ 1.730.444,98 R$ 37.792,49 R$ 62.141,85
ANO 11 R$ 6.243.703,90 R$ 1.557.400,49 R$ 30.233,99 R$ 48.159,93
Assim, a Acetye terá como receita bruta mensal R$ 7.614.720,00 e trabalhará seu fluxo
de caixa, bem como depreciações e financiamento anualmente. Portanto, a Tabela 27 representa
a receita bruta anual da Acetye.
Preço Cilindro
R$ 432,00 -
(cheio)
A Acetye planejou o fluxo de caixa para o período de 11 anos, pois será quando a última
parcela do financiamento será paga. Os valores estarão divididos nas Tabelas 29, 30, 31.
87
Milhões R$20.00
R$10.00
R$-
ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO ANO
R$(10.00)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
R$(20.00)
R$(30.00)
R$(40.00)
R$(50.00)
R$(60.00)
R$(70.00)
R$(80.00)
O gráfico demonstra que o primeiro ano de produção da empresa terá um lucro líquido
maior do que os anos seguintes pelo fato de que não haverá amortização nesse ano. Porém, a
partir do ano 2 em diante há um crescente aumento do lucro pelo fato de que os juros pago pelo
financiamento fica cada vez menor.
O valor presente líquido (VPL) é a soma de todos os valores presentes (VP) que por sua
vez, trata-se dos valores que a empresa receberá no futuro, mas a valor presente. Portanto, para
saber se o projeto é viável ou não, deve-se analisar o VPL, pois, caso ele seja um valor negativo,
o projeto apresenta-se inviável, caso o valor seja zero, o projeto se mostra neutro, sem lucro e
sem perda, entretanto, se o valor for positivo, o investimento se mostra viável, e quanto maior
o valor do VPL, mais viável será (FONTES; SILVA, 2005). O valor do VPL calculado pela
Acetye é de R$ 42.444.283,37. A Tabela 32 apresenta os valores do VP bem como o VPL.
89
Porém, a análise do VPL nem sempre é a melhor quando se trata de prazos extensos.
Para esse fim, deve-se analisar também o valor presente líquido anual (VPLa) ou conhecido
também como valor anual uniforme equivalente (VAUE). Esse parâmetro é relacionado
diretamente com o VPL, e segue a mesma lógica do maior valor ser o melhor investimento. O
VPLa da Acetye é de valor do VPLa. A Tabela 33 apresenta os valores de VPa e o VPLa.
18.10 TIR
A taxa interna de retorno (TIR) é a taxa que iguala os valores de entrada e saída no fluxo de
caixa. Em outras palavras, ao aplicar o valor da TIR no VPL, torna-o igual a zero, ou seja, o
investimento ficaria neutro como descrito na seção anterior. Portanto essa ferramenta é de suma
importância para saber a viabilidade do negócio. A Acetye calculou o valor da TIR e ao mesmo
tempo o valor mínimo que o kg do acetileno poderia ser vendido. Desta forma, o valor da TIR
obtido foi de 18% e o valor mínimo do kg do Acetileno foi de R$ 46,67.
Portanto, para comparar se a TIR está um valor viável, é necessário compará-lo com a
taxa mínima de atratividade (TMA), que é a taxa mínima para o negócio ser viabilizado. A
TMA adotada pela Acetye foi de 8% (característico de empresas do ramo de química pesada)
e, portanto, menor do que a TIR (18%) (WR PRATES, 2017).
18.11 Payback
Outra ferramenta que a Acetye utilizou para a análise de sua viabilidade econômica foi
a do Payback, que consiste em saber em quanto tempo o investimento inicial será pago. Para
isso é necessário fazer o desconto dos valores presentes (VP) ano a ano e analisar quando o
financiamento será quitado (WR PRATES, 2017). A Tabela 35 apresenta o cálculo do Payback
pelo VP.
91
Para melhor visualização, foi confeccionado o gráfico de colunas ilustrado pela Figura
24.
R$40.00
R$20.00
R$-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
R$(20.00)
R$(40.00)
R$(60.00)
R$(80.00)
Com a Figura 24 é possível observar que a empresa terá seu retorno em 7 anos,
configurando um investimento de médio a longo prazo, o que permite a expansão, investimento
e revamp do negócio a partir do sétimo ano.
O ponto de equilíbrio é um ponto em que todos os custos da empresa, como custo fixo
ou variável, são equivalentes a receita da empresa. Portanto, é a porcentagem de produção
necessária para que não haja perda nem lucro, logo, a partir dessa porcentagem é que a
92
instituição irá começar a faturar. Na Figura 25 é apresentado a relação dos custos em função da
produção bem como a receita em função da mesma.
R$90.00
R$80.00
R$70.00
R$60.00
R$50.00
R$40.00
R$30.00
R$20.00
R$10.00
R$-
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
Custos Receita
Como pode-se observar na Figura 25, o ponto de equilíbrio da Acetye é com 27% da
capacidade produtiva da empresa, portanto, a partir dessa porcentagem, os valores da receita se
sobressaem ao dos custos fixos e variáveis, tornando o processo viável.
93
19 CONCLUSÃO
No presente trabalho foi feito o projeto industrial da Acetye: Indústria de Acetileno e
nele foi descrito a análise mercadológica, localização da planta, método de produção, quais
solventes utilizar no processo de enchimento, nível organizacional da empresa, fluxograma do
processo, balanços de massa e energia, projeto e especificação de equipamentos, além de uma
análise de viabilidade econômica do processo.
Visando atender essa região, a Acetye produzirá até 150 toneladas de acetileno por mês
com foco nas usinas metalúrgicas, siderúrgicas e sucroalcooleiras. A última, consome uma
elevada quantidade do gás no período de entressafra para fins de manutenção dos equipamentos.
A rota produtiva utilizada no processo é a que utiliza carbureto de cálcio e água, sendo
reagidos no reator de via úmida (wet generator). A pureza do carbureto afeta diretamente a
quantidade e qualidade do produto formado, o que faz com que a empresa necessite de análises
para selecionar os melhores produtos para o seu consumo. Todos os testes que qualificam a
matéria-prima serão baseados nas NBRNM [109 (1997), 164 (1998) e 166 (1998)].
Como o acetileno é altamente inflamável e o carbureto não pode entrar em contato com
a água faz-se necessário ter um severo controle da segurança do processo, transporte,
armazenamento e manuseio destes. Sendo assim, deve-se sempre procurar rupturas nos bags
que transportam a matéria-prima, bem como utilizar todos os EPIs antichama evitando qualquer
acidente. Além disso, será instalado o sistema de dilúvio como proteção anti-incêndio.
A vazão de fluído refrigerante utilizado no processo é de 4159 kg.h-1 para resfriar a água
de lavagem e de reação, bem como o processo de compressão. Assim, são 34,6 kW consumidos.
A quantidade de água utilizada no reator para o controle da temperatura é de 3.050,00 kg.h-1
que o mantém em 82 °C.
com uma taxa de juros de 15% a.a utilizando a tabela SAC, totalizando R$ 155,479,601.77. A
taxa interna de retorno da Acetye é 18%, tendo um tempo de retorno de 7 anos.
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ANEXO A
Ensaio de pureza do Carbureto de Cálcio
V=v∗
1000
∗
273.15+15
∗
b–wt
(20)
m 760–12.788 273.15+t
ANEXO B
Tabela 36 - Certificados para regulamentação uso de compostos químicos
Certificados Descrição
ANEXO C
Tabela 37 - Tabela de propriedades termodinâmicas da água
ANEXO D
APÊNDICE A
Tabela 38 – Calor específico dos compostos usados no presente trabalho
Dados para o Cálculo de Cp para cada Composto
Composto Estado T Tipo a b c d e faixa
Acetileno G °C 1 42,43 0,06053 -0,00005033 1,82E-08 0 0-1200
Água Líquida L °C 1 75,4 0 0 0 0 0-100
Água Gasosa G °C 1 33,46 0,00688 0,000007604 -3,593E-09 0 0-1500
Carbeto de cálcio C K 2 68,62 0,0119 -866000 0 0 298-720
Hidróxido de cálcio C K 2 89,5 0 0 0 0 276-373
Óxido de cálcio C K 2 41,84 0,0203 -452000 0 0 273-1173
Óxido de Magnesio C K 2 45,44 0,0005 -873200 0 0 273-2073
Enxofre C K 1 15,2 0,0268 0 0 0 273-368
Óxido Ferrico C K 2 103,4 0,06711 -1772000 0 0 273-1173
FeSi C K 3 0,00412 0,00137 0,0000142 0 0 -
H2S G K 4 26,8841 18,6781 3,434203 -3,378702 0,135882 298-1400
PH3 G K 4 11,9001 84,467 -38,04294 5,695428 0,289233 298-1200
Fonte: Autoria Própria (2021)
113
APÊNDICE B
Figura 27 - Esquema de trocadores de calor
APÊNDICE C
Figura 28 - Layout Acetye
1 Guarita 9,00
2 Escritórios 60,00
3 Refeitório 40,00
4 Estacionamento 112,75
5 Estacionamento 550,46
7 Laboratório 110,11
10 Fábrica 4.386,33
11 Enchimento 195,94
- Total 45.660,00