Fluxograma Fundição e B.M e B.E. (2)

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ACADÊMICAS: Débora Oligini e Karine da Veiga 
 Balanço de massa e energia para o processo de produção de uma fundição de ferro 
fundido nodular, considerando a marreta de 5 kg como a peça produzida para esses 
cálculos. 
Balanço de massa para o ferro derretido no forno (G): 
𝐴 + 𝐵 + 𝐶 = 𝐷 + 𝐸 + 𝐹 + 𝐺 
515 + 450 + 35 = 15 + 0,9 + 1,7258. 10−2 + 𝐺 
515 + 450 + 35 = 15,917258 + 𝐺 
𝐺 = 984,083kg de ferro derretido. 
 
Somatória das emissões no forno (F) e na panela de reação (J): 
Para o forno: F = 9,861 x 10⁻³ + 2,466 x 10⁻³ + 4,931 x 10⁻³ 
F = 1,7258 x 10⁻² kg 
Para a panela de reação: J = 9,976 x 10⁻³ + 2,494 x 10⁻³ + 4,988 x 10⁻³ 
J = 1,7458 x 10⁻² kg 
 
Balanço de massa parra o ferro nodularizado (K): 
𝐺 + 𝐻 + 𝐼 = 𝐽 + 𝐾 
984,083 + 0,8 + 13,6 = 1,7458.10−2 + 𝐾 
𝐾 = 998,466kg de ferro nodularizado. 
 
Balanço de massa para o ferro nodular tratado (M): 
𝐾 + 𝐿 = 𝑀 
998,466 + 24 = 𝑀 
𝑀 = 1022,466kg de ferro nodular tratado. 
 
Gases de emissão durante o vazamento: 
Para o ferro fundido (O₁): 
1,5 kg --- 1000 kg 
x --- 22,466 kg 
x= 1,5337 kg emissão de gases para a atmosfera do ferro fundido nodular. 
Para areia com resina (O₂): 
1,5 kg --- 1000 kg 
x --- 414,2555 kg 
x=2,121 kg emissão de gases para a atmosfera dos moldes de areia. 
 
Balanço de massa para peças prontas (P₁): 
𝑀 = 𝑂1 + 𝑃1 
1022,466 = 1,5337 + 𝑃1 
𝑃1 = 1020,932 kg peças prontas + refugo dos canais. 
 
Balanço de massa para areia resina(P₂): 
𝑁 = 𝑂2 + 𝑃2 
1414,2555 = 2,121 + 𝑃2 
𝑃2 = 1412,135 kg de areia com resina dos moldes. 
 
Moldes de areia (quantidade de areia retirada após 30 minutos de resfriamento) (Q): 
𝑁 = 𝑂2 + 𝑃2 
𝑄 = 𝑃2 + 1412,135 𝑥 0,98 
𝑄 = 1383,892 kg de areia separados das peças fundidas. 
 
Para as peças prontas (peças + refugos + resto de areia) (R): 
𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒𝑠 = 1412,135 − 1383,892 = 28,243kg de sobra de areia (saída no jato de 
granalha) 
 
Balanço de massa para os refugos nos canais (T): 
𝑅1 = 𝑇 + 𝑈 
𝑇 = 320,932 kg de refugo de ferro nodular (canais). 
 
Balanço de energia para o forno: 
Energia consumida pelo forno: Para o tempo de fusão no forno 1 hora e 15 minutos. 
 
𝐸 = 600000
𝐽
𝑠
 𝑥 4500 𝑠 
𝐸 = 2,7.109𝐽 De energia consumida para 1h15min de funcionamento do forno. 
 Balanços de massa para máquina de soprar moldes 
 
Balanço de massa emissão de gases da resina (E₁): 
1000 kg areia --- 0,1 kg gases da resina 
400 kg areia --- x 
X gases da resina= 0,04 kg para 400 kg de areia 
E₁ =0,14 kg de gases da resina para 1400 kg de areia a serem misturados. 
 
Balanço de massa para TEA: 
50 ml de TEA para cada molde, total de 35 moldes: 
𝐷 =
𝑚
𝑉
→ 1,13
𝑔
𝑚𝑙
=
𝑚
1750𝑚𝑙
 
𝑚𝑡𝑒𝑎 = 1977,5g de TEA p/ processo 
 
Gases de emissão do TEA (F₁): 
1977,5g TEA --- 100% p/ 1914 kg de areia 
x TEA --- 80% p/ 1914 kg de areia 
x TEA= 1,582 kg de emissão de TEA para a atmosfera. 
 
Transformação do valor de entrada do TEA (𝑫𝟏): 
𝐷 =
𝑚
𝑉
→ 1,13
𝑔
𝑚𝑙
=
𝑚
1750𝑚𝑙
 
𝐷1 = 𝑚𝑇𝐸𝐴 𝑛𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 1,9775 𝑘𝑔 
 
Balanço de massa para saída dos moldes de areia prontos (G₁): 
𝐶1 + 𝐷1 = 𝐸1 + 𝐹1 + 𝐺1 
𝐺1 = 1414,2555 kg de areia com resina prontos, totalizando 35 moldes. 
 
Balanços de massa para o forno regenerador de areia após uso: 
Volume de GLP usado e emissões da regeneração da areia regenerada com resina: 
𝐷 =
𝑚
𝑉
→ 2,5
𝑘𝑔
𝑚3
=
25,418 𝑘𝑔
𝑉
 
𝑉𝐺𝐿𝑃 = 10,167 𝑚
3 
Entrada de GLP (C₂): 
1,8kg GLP--- 1000 kg 
x --- 412,135 kg 
𝑥 = 𝐶2 = 25,418kg de GLP p/ regenerar 1412,135 kg de areia 
 
Gases de emissão (E₂): 
NOx 
2,5kg --- 1 m3 
x --- 10,167 m3 
𝑥𝑁𝑂𝑥 = 25,417kg 
 
MP 
0,07kg --- 1 m3 
x --- 10,167 m3 
𝑥𝑀𝑃 = 0,712kg 
 
SOx 
0,0125kg--- 1 m3 
x --- 10,167 m3 
𝑥𝑆𝑂𝑥 = 0,127kg 
 
Hidrocarbonetos 
0,06kg --- 1 m3 
x --- 10,167 m3 
𝑥 𝑕𝑖𝑑𝑟𝑜 = 0,61kg 
 
Total de gases emissão (E₂): 
E₂=26,866 kg de emissão 
 
 
Finos para regeneração de 1412,135 kg de areia com resina (F₂): 
F₂=1412,135 x 0,05 
F₂=70,607 kg 
 
Saída de areia limpa (G₂): 
𝐺2 = 𝐵2 − 𝐹2 → 𝐺2 = 1412,135− 70,607 
𝐺2 = 1341,528 kg de areia regenerada. Totalizando 95% do volume inicial recuperado. 
 
Calculo do rendimento para produção de marretas, considerando os valores de entrada com 
o total de peças prontas: 
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑓𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑜 (𝑠𝑎í𝑑𝑎)
𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑒𝑡á𝑙𝑖𝑐𝑎 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎)
=
700
1000
= 70%