O Metal Alumínio

Trabalho de Tecnologia dos Materiais – Profº MontesTurma A - Noite

Integrantes: Adriana Borrego Djonathas Silva Eduardo Picon Flávia Marques Jéssica Barros Júlio Cesar

1

Sumário

O metal e a sociedade; Características técnicas (propriedades dos materiais); Importância econômica no setor industrial nacional; Aplicações: produtos finais, ligas metálicas (melhorias); Benefícios e malefícios à saúde / Meio ambiente.

2

3

Há sete milênios, ceramistas da Pérsia já produziam seus vasos com um tipo de barro que continha óxido de alumínio, que hoje conhecemos como alumina. Trinta séculos mais tarde, egípcios e babilônios usaram uma outra substância contendo alumínio na fabricação de cosméticos e produtos medicinais. Até então, nada se sabia sobre o metal na forma como o conhecemos hoje.

Apesar de ser o 3º mais abundante do planeta, o metal puro não é encontrado naturalmente. O processo percorrido até conhecermos o alumínio na sua forma atual foi longo.

Veja:

História do Alumínio

4

Os Persas fabricaram potes e recipientes de argila que continham óxido de alumínio (Al2O3).

Argilas com alumina eram utilizadas por povos antigos do Egito e Babilônia para a fabricação de cosméticos, medicamentos e corantes de tecidos.

Primeira obtenção do que até então mais se aproximava do alumínio. Humphrey Davy foi o mentor da descoberta, fundindo ferro na presença de alumina.

O francês P. Berthier descobre um minério avermelhado, que contém 52% de óxido de alumínio, perto da aldeia de Lês Baux, no sul da França. É a descoberta da bauxita, o minério mais comum de alumínio.

6000 A.C.

3000 A.C.

1809

1821

5

O físico dinamarquês Hans Christian Oersted consegue isolar o alumínio de outra maneira, a partir do cloreto de alumínio na forma como é conhecido hoje.

Primeira obtenção do alumínio por via química, realizada por Henry Saint–Claire Deville.

Deville mostra na exposição de Paris, o primeiro lingote de um metal muito mais leve que o ferro.

1825

1854

1855

6

Torna-se público, o processo de obtenção de alumínio por meio da redução eletrolítica da alumina dissolvida em banho fundido de

criolita.

Esse procedimento foi desenvolvido separadamente pelo norte-americano Charles Martin Hall e pelo francês Paul Louis Toussaint

Héroult, que o descobriram e o patentearam quase simultaneamente. Esse processo ficou conhecido como Hall-Heróult

e foi o que permitiu o estabelecimento da indústria global do alumínio.

7

O alumínio transparente é conhecido na indústria como ALON ™, uma cerâmica transparente cristalizada sobre átomos de alumínio. Apesar de ser uma cerâmica, é muito mais resistente que o vidro blindado, e seu desenvolvimento foi inicialmente buscado pelo exército americano para a construção de janelas em veículos blindados.

O alumínio transparente é muito mais resistente, leve e fino que o vidro blindado, oferecendo diversas vantagens para a blindagem de veículos. Apresenta diversas vantagens sobre o vidro, e para uso civil, já está sendo usado em leitores de código de barras em supermercados, devido ao seu alto índice de transparência para luz visível e ultravioleta. Até mesmo as latas de cerveja e refrigerante serão fabricadas nesse material (em 20 ou 30 anos).

Todo o mercado pode se beneficiar dessa descoberta, dependendo somente da queda do preço desse produto, pois o método de produção do ALON™ é ainda 5 vezes mais caro que o vidro blindado. Muitas pesquisas estão avançando nesse campo, basta lembrar que o alumínio já foi considerado metal nobre(alto custo de fabricação) e hoje é um material muito barato.

O Alumínio Transparente

8

Quando os raios laser de grande intensidade acertaram na placa de alumínio,

aquecendo-a várias dezenas de milhares de graus, “os elétrons são arrancados e, em vez de acontecer como o plasma, em que a matéria passa a elétrons e iões [átomos com menos elétrons], neste caso os elétrons ainda ficam com um grau de ligação aos núcleos dos átomos”, diz a cientista.

Na realidade, alumínio transparente tem existido faz um tempo. Originalmente, eram apenas velhas e chatas safiras e rubis (ambos são cristais transparentes de alumínio), mas como vimos, a humanidade não está feliz em deixar natureza dar a última risada e temos agora a possibilidade de fazer alumínio transparente, que é um metal, claro, tão forte quanto o aço. Nossos sonhos de construção do jato invisível da “Mulher Maravilha” deram outro passo em direção à gloriosa realidade.

Alumínio transparente poderia lançar um mundo novo onde janelas desviam de balas, ou janelas de aviões não quebram quando batem em um ganso

Al2O3. Em vista disso, ele é considerado inofensivo à saúde.

9http://fu2re.wordpress.com/2009/07/29/aluminio-transparente/

http://diegomachado42.wordpress.com/2009/06/25/7-substancias-feitas-pelo-homem-que-riem-na-cara-da-fisica/

http://design-atomico.blogspot.com.br/2009/03/aluminio-transparente.html

10

http://diegomachado42.wordpress.com/2009/06/25/7-substancias-feitas-pelo-homem-que-riem-na-cara-da-fisica/

1326,98152.4506602,703AlAlumínio

Propriedades físicas e químicas do alumínio:

Número atômico: 13

Peso atômico: 26,9

Ponto de fusão: 660º C

Ponto de ebulição: 2.467º C

Densidade: 2,7

Gravidade específica:Rede cúbica de face

centrada

Raio atômico: 1,43 Å

Estados de oxidação: +3

Configuração eletrônica:

1s22s22p63s23p1

http://www.tabela.oxigenio.com/outros_metais/elemento_quimico_aluminio.htm 11

12

O Brasil tem a terceira maior reserva do minério no mundo, localizada na região amazônica, perdendo apenas para Austrália e Guiné. Além da Amazônia, o alumínio pode ser encontrado no sudeste do Brasil, na região de Poços de Caldas (MG) e Cataguases (MG).

A bauxita é o minério mais importante para a produção de alumínio, contendo de 35% a 55% de óxido de alumínio. O elemento “alumínio” é abundante na crosta terrestre na forma de óxido de alumínio (Al2O3) e as reservas minerais são quase ilimitadas; suas jazidas localizam-se principalmente nas regiões tropicais e, no Brasil, concentram-se na área amazônica.

O Alumínio

13

Aparência;

Leveza;

Resistência à corrosão;

Coeficiente de dilatação térmica;

Condutibilidade térmica;

Refletividade;

Propriedade anti-magnética;

Características de Barreira;

Característica nuclear;

Atoxidade.;

Capacidade de conformação;

Reciclabilidade.

Propriedades Físicas do Alumínio

14

As principais propriedades que fazem com que o alumínio e suas ligas sejam as opções mais econômicas e atraentes para uma grande variedade de aplicações são:

Na ordem decrescente, de acordo com o peso, dos elementos que constituem a crosta terrestre, o alumínio ocupa o terceiro lugar, representando cerca de 8% em peso do total. Esse metal faz parte da composição de grande número de rochas e pedras preciosas; entre as primeiras cabe mencionar, graças a seu interesse mineralógico ou metalúrgico, os feldspatos, as micas, a turmalina, a bauxita e a criolita. Entre as pedras preciosas, aquelas que apresentam um maior teor de alumínio são o coríndon, as safiras e os rubis.

O alumínio possui altos índices de condutividade elétrica, e não se altera em contato com o ar ou em presença de água, graças a uma fina capa de óxido que o protege de ataques do meio ambiente. Apresenta, entretanto, elevada reatividade quando em contato com outros elementos: em presença de oxigênio, sofre reação de combustão, liberando grande quantidade de calor, e ao combinar-se com halogênios (cloro, flúor, bromo e iodo) ou com o enxofre, produz imediatamente os respectivos haletos e sulfetos de alumínio.

Propriedades Físicas e Químicas

15

Sendo freqüentemente utilizado como proteção em equipamentos eletrônicos.Não produz faíscas, o que é uma característica muito importante, sendo dessa forma, bastante utilizado na estocagem de substâncias inflamáveis ou explosivas, bem como em caminhões-tanque de transporte de materiais combustíveis, aumentando a segurança em casos de acidentes de trânsito, pois o não faiscamento elimina o risco de incêndio/explosão.

Propriedades Físicas Típicas Alumínio Aço CobreDensidade (g/cm³) 2,70 7,86 8,96Temperatura de fusão (°C) 660 1500 1083Módulo de Elasticidade (Mpa) 70000 205000 110000Coeficiente de Dilatação Térmica (L/°C) 23.10 ⁶⁻ 11,7.10 ⁶⁻ 16,5.10 ⁶⁻Condutibilidade Térmica a 25°C (Cal/cm/°C) 0,53 0,12 0,94Contutibilidade Elétrica (%IACS) 61 14,5 100

Fonte: ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM343/09_1fundamentosAlum%EDnio.pdf16

Muitas aplicações requerem extrema versatilidade que somente o alumínio possui. Diariamente, cada combinação de suas propriedades vem sendo trabalhada de novas formas.

A tabela a seguir compara as características dos três metais mais utilizados pela sociedade contemporânea:

As superfícies de alumínio podem ser altamente refletivas. As luzes visíveis, as ondas eletromagnéticas e a energia e calor radiante, são refletidos de maneira eficiente, enquanto que as superfícies anodizadas claras e escuras podem ser refletivas ou absorventes.

Essa é a razão porque muitas vezes o alumínio é selecionado para uma série de aplicações decorativas e funcionais, como por exemplo, em fachadas de prédios.

Coberturas de alumínio refletem uma alta porcentagem do calor do sol, tanto que são bem menos quentes no verão.

O alumínio oferece excelente condutividade térmica e elétrica, pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro, é não-ferromagnético, não inflamável, não tóxico e seu acabamento final oferece uma aparência muito agradável. O alumínio é imbatível como material de embalagem para diversos setores.

Anodização: Oxidação superficial de uma peça metálica usada como ânodo (ânodo é o eléctrodo de uma célula electroquímica) numa eletrólise, a fim de melhorar seu polimento e resistência à corrosão. 17

Versatilidade na Engenharia, Arquitetura e Indústria

O alumínio tem uma densidade aproximada correspondente a aproximadamente um terço (2,7 g/cm3) a do aço (7,83 g/cm3), do cobre (8,93 g/cm3) e do latão (8,53 g/cm3). Um componente de um 1m³ de alumínio pesa 2,7 toneladas, enquanto um componente similar de aço pesa 7,8 toneladas.

A excelente combinação de resistência e leveza do alumínio está reduzindo o peso dos aviões e dos carros, ônibus, caminhões, trens e navios, diminuindo, consequentemente, o consumo de energia e a poluição gerados pelos meios de transporte.

Não é de surpreender que o uso do alumínio tornou-se o metal de escolha para a indústria aeronáutica, naval e de transportes e esteja crescendo tanto, principalmente para as estruturas (carrocerias) e cascos (de navios).

Peso Específico

18

O alumínio comercialmente puro tem uma resistência à tração de aproximadamente 90 MPa. Sua utilização como material estrutural nesta condição é um tanto limitada, mas através do trabalho a frio, sua resistência mecânica pode ser praticamente dobrada.

Características Mecânicas

Aumentos maiores na sua resistência podem ser obtidos com pequenas adições de outros metais como elementos de liga, tais como: silício, cobre, manganês, magnésio, cromo, zinco, ferro etc. Como o alumínio puro, as “ligas não tratáveis” podem também ter sua resistência aumentada pelo trabalho a frio.

Obs.: É um metal que possui excelente combinação de propriedades úteis resultando numa adequabilidade técnica para um campo extraordinário de aplicações em engenharia. 19

As “ligas tratáveis” podem apresentar aumento de resistência através de tratamento térmico, tanto que hoje algumas ligas podem ter resistência à tração de aproximadamente 700 Mpa. ( Mpa = Módulo de Elasticidade)

O alumínio e suas ligas perdem parte de sua resistência a elevadas temperaturas, embora algumas ligas conservem boa resistência em temperaturas entre 200ºC e 260ºC.

É possível obter-se uma grande variedade de características mecânicas ou têmperas em ligas de alumínio, através das várias combinações de trabalho a frio e de tratamento térmico.

Em temperaturas abaixo de zero, entretanto, sua resistência aumenta sem perder a ductilidade e a tenacidade, tanto que o alumínio é um metal particularmente utilizado em aplicações a baixas temperaturas.

20

A folha de alumínio, mesmo quando laminada em até apenas 0,007 mm de espessura, continua sendo totalmente impermeável não permitindo a entrada ou saída de luz, aroma ou sabor. Como o metal em si não é tóxico, ele não libera substâncias sobre as características dos conteúdos, por isso o alumínio é imbatível como material de embalagem para alimentos e bebidas, assim como para produtos farmacêuticos.

O alumínio puro possui um coeficiente de dilatação térmica linear de 2,38 mg/ºC, na faixa de 20ºC a 100ºC. Este coeficiente é aproximadamente duas vezes o do aço. Porém, devido ao baixo módulo de elasticidade do alumínio, induzem-se menores tensões na estrutura do alumínio, com a variação de temperatura, que na do aço.

A adição de outros metais afeta muito pouco o coeficiente de dilatação.

Uma propriedade de importância em engenharia nuclear é sua baixa absorção de nêutrons, de maneira que ele não impede significativamente a passagem de nêutrons, os quais mantêm a reação nuclear no combustível de urânio, tornando-o um material eficiente e de uso intensivo no núcleo dos reatores de baixa temperatura.

21

Excepcional Combinação de Propriedades

O alumínio possui ponto de

fusão de 660ºC (quando na pureza de 99,80%), o que é relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C. Ligas de alumínio, devido à presença de outros metais, possuem, em geral, um ponto de fusão mais baixo que o alumínio puro.

Características do Alumínio

É dúctil e também o segundo metal mais maleável – atrás apenas do Ouro. O estado de oxidação +3 é praticamente o único encontrado no alumínio, e, a existência de hidróxidos sólidos formam o principal componente do mineral bauxita.

22

Alumínio (SP)

A cidade de Alumínio se localiza no Interior do Estado de São Paulo, a 75 km da cidade.

Com uma população de 16.000 habitantes (a grande maioria migrantes), a cidade foi fundada em 1895 com a construção da estação Rodovalho na linha-tronco da Estrada de Ferro Sorocabana, visando atender a uma fábrica de cimento que iria ser aberta no local.

Entretanto, a cidade realmente surgiu no ano de 1955, quando a Cia. Brasileira de Alumínio iniciou as suas operações e foi levantada uma vila para os operários.  23

Vista da fábrica que deu origem à cidade,a Cia. Brasileira de Alumínio.

http://img370.imageshack.us/img370/6079/00002xw0.jpg

http://img147.imageshack.us/img147/9782/00013mw1.jpg

Hoje, Alumínio é o terceiro município mais rico da região de Sorocaba e possui altos índices de desenvolvimento. A Cia. Brasileira de Alumínio é a alma da cidade, que praticamente vive da empresa.

A cidade também tem outras indústrias, como a Blowtex (fábrica de preservativos) e a La Rioja (fábrica de alimentos).

24

No Brasil, a maioria dos materiais de alumínio e suas ligas são produzidos dentro das especificações das Normas (NBR) emitidas pelo ABNT/CB-35 - Comitê Brasileiro do Alumínio da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), cujas Normas são elaboradas pelas Comissões de Estudos (CE), prescrevendo composição química, propriedades mecânicas, tolerâncias dimensionais, aplicações, etc.

Estas Normas são vantajosas tanto para os fornecedores como para os usuários de alumínio.

Adquirindo materiais dentro das especificações das normas, os usuários sabem exatamente o que estão comprando e podem atingir resultados reproduzíveis em seus produtos com diferentes lotes de metal recebidos de quaisquer fornecedor.

Além disso, produzindo uma quantidade limitada de material padronizado, os fornecedores podem utilizar fábricas dispendiosas mais economicamente do que se produzissem pequenos lotes dentro das especificações de cada cliente.

Normas Brasileiras

25

 "A leveza que você merece com a resistência que você precisa."

O alumínio, assim como suas diferentes ligas, apresenta inúmeras qualidades de valor destacado, versatilidade e viabilidade para a reciclagem. Essas e outras inúmeras características conferem a este metal reconhecimento de material moderno, sendo indubitavelmente um dos mais importantes do século XXI.

Para o planejamento das características finais dos produtos fabricados, o conhecimento apurado de sua composição química mostra-se uma realidade, já que a determinação e quantificação dos constituintes da liga exibem fundamental correlação com o desempenho do produto.

26

http://www.pastre.com.br/pastrinho/veiculos-comerciais-derrubam-desempenho-do-setor-de-fundicao/

27

O Brasil é:4º maior produtor mundial de bauxita;Detentor da 3ª reserva mineral; 3º maior produtor mundial de alumina; 7º de alumínio primário.

Situação que vem se agravando devido às questões relacionadas ao custo de energia, que afeta a competitividade global da nossa indústria.

A produção de alumínio primário mundial em 2010 foi de 41,1 milhões de toneladas e a do Brasil, de 1.536 mil toneladas, com uma redução de 13%, ou seja, 221 mil toneladas em relação a 2008, devido ao fechamento das plantas da Valesul Alumínio S.A. (Santa Cruz/RJ) e da Novelis do Brasil ltda. (Aratú/BA), causado por problemas de competitividade relacionados ao custo de energia.

Participação do Brasil na indústria do Alumínio

28

A cadeia produtiva do alumínio, até sua fase de bens transformados de alumínio, é compostas de seis etapas

principais.

Bauxita Alumina Energia Metalbásico Fundição

Laminação

ProdutoFinal

Extrusão

A Alumina, matéria prima do alumino, é resultado do

refino da bauxita

A produção do alumínio primário é

feita em grandes linhas de produção

O alumínio pode ser processado a frio e a quente

Só a sua imaginação pode limitar o uso do

alumínio

A produção inicia com o minério

chamado Bauxita

Para produzir o alumínio é necessária uma grande

quantidade de eletricidade.

O alumínio líquido recebe vários outros

metais para formar ligas fundidas diversas O alumínio pode ser

extrudado e conformado em uma

série de tubos e perfis

Extrusão: passagem forçada por um fieira ou por um orifício para ficar com formato alongado.Laminação: ato ou efeito de laminar, de transformar em lâmina um metal, fazendo-o passar entre cilindros de eixos paralelos e folga variável.

http://www.cnisustentabilidade.com.br/docs/ABAL_RIO20_web.pdf

Descrição da Cadeia Produtiva

Reciclagem

Reciclagem

29

Número de empregos gerados pelo setor

A cadeia do alumínio no Brasil, foi responsável por cerca de 384 mil postos de trabalho diretos e indiretos, incluindo as pessoas envolvidas desde a coleta até a reciclagem do alumínio.

Participação do setor no PIB industrial brasileiro

A indústria Brasileira do alumínio faturou US$ 14,7 bilhões, o que representou 3,1% do PIB industrial do país; investiu US$ 1,4 bilhão e recolheu US$ 2,8 bilhões em impostos.

Valor das exportações/importações do setor e participação

no total exportado/importado pelo Brasil

As vendas externas da indústria Brasileira do alumínio totalizaram US$ 3,9 bilhões (FOB) em 2010, respondendo por 1,9% do total das exportações do país, enquanto as importações fecharam o ano com US$ 1.176 milhões – ou 0,6% das importações Brasileiras.

Taxa de crescimento da produção do setor

Instalada no país desde a década de 1950, a indústria Brasileira do alumínio passou por vários ciclos de crescimento. O período entre 1960 e 1980 é marcado pela expansão da capacidade instalada e da produção de alumínio primário. Já o período a partir da década de 1990 é marcado por taxas reduzidas de expansão na produção primária e estagnação dos investimentos em expansão da capacidade instalada.

30

Composição 2009 2010

Emprego (Direto, indireto e reciclagem) 346.00 384.00

Faturamento US$ bilhões• Participação no PIB (%)• Participação no PIB Industrial (%)

12,70,83,6

14,70,73,1

Investimento (US$ bilhões) 1,9 1,4

Impostos pagos (US$ bilhões) 2,5 2,8

Produção de alumínio primário (mil t) 1.535 1.536

Consumo domestico de transformados (mil t) 1.024 1.342

Consumo per capita ( Kg/hab.) 5,3 6,7

Exportação (mil t) (peso alumínio) 925 756

Importação (mil t) (peso alumínio) 160 263

Balança comercial da indústria de alumínio (US$ milhões FOB)• Exportações• Importações• Saldo

3.258656

2.602

3.9301.1762.754

Participação das exportações de alumínio nas exportações brasileiras

2,1% 1,9%

Caracterização econômica do setor Perfil da indústria brasileira do

Alumínio

Fonte: Anuário Estatístico ABAL – 2010. 31

ProdutoQuantidade(milhão de

tom.)

Valor(R$ bilhão)

Preço*(R$ t)

Valor(R$ bilhão)

Preço*(R$ t)

Bauxita 32,03 2,47 77,27 1,41 43,89

Alumina 9,48 4,43 467,27 2,52 265,45

Alumínio primário 1,54 5,88 3.825,34 3,34 2.173,12

Alumínio secundário 0,44 1,68 3.825,34 0,95 62.173,12

Semimanufaturados e transformados** 1,31 15,14’ 11.591,31 8,60 6.584,85

Total da Produção - 29,60 - 16,82

Consumo 1,30 15,06 11.591,31 8,56 6.584,85

Exportações de semi e transformados 0,22 1,62 7.513,50 0,92 4.268,31

Importações de semi e transformados 0,23 2,38 10.249,87 1,43 5.822,80

Saldo comercial de semi e transformados

-0,02 -0,75 47.929,51 -0,43 27.228,04

Valor da Produção doméstica do setor

(*) No caso de exportações e importações, os preços são FOB, sem impostos. (**) Mercadorias da indústria de semimanufaturados e de transformados de alumínio. Tabela integrante do estudo “A competitividade do alumínio no brasil 2011-2025”. Fonte: AbAl, ibGE e MDiC.

Como pode ser visto no quadro abaixo, em 2010 a cadeia produtiva do alumínio respondeu por uma produção no valor de R$ 29,60 bilhões, sendo que a maior participação é da etapa de transformação em semimanufaturado e manufaturado, cuja produção somou R$ 15,14 bilhões.

32

Países Selecionados

Consumo Per Capita De AlumínioAno/2010 (Kg/Hab.)

Noruega 65,6

Islândia 42,4

Áustria 30,2

suíça 28,8

Japão 25,7

Bélgica 25,7

Austrália 23,3

Itália 23,1

Estados Unidos 22,4

Canadá 21,9

Suécia 18,3

reino Unido 17,2

China 14,2

Irlanda 12,7

França 12,1

Finlândia 12

brasil 6,9

Argentina 5,3

Participação do Brasil no Consumo Mundial de

Alumínio

O consumo doméstico de produtos transformados de alumínio, atingiu 1.342 mil toneladas em 2010 levando a um consumo per capita de 6,9 kg/hab. Trata-se de um crescimento de 30% em relação ao registrado em 2009, quando o consumo por habitante foi de 5,3 kg/hab.

Consumo Por Habitante dos Principais Países

Consumidores de alumínio

33

4,675

(mil Toneladas)

Fonte: Word Metal statistics –

February 2012.

Projeção de demanda de produtos de alumínio nos próximos anos

Estudo encomendado pela AbAl indica que, até 2025, o Produto interno bruto (Pib) poderá crescer em média 5,2% ao ano, taxa superior à da economia mundial. Isso permitirá um crescimento entre 8,9% e 11,3% ao ano do consumo de alumínio no Brasil nos próximos 15 anos. O cenário base de 8,9% ao ano traduz o ritmo de crescimento econômico em termos de demanda pelo metal, considerando a elasticidade-renda média e o crescimento demográfico do país. O cenário otimista de 11,3% a.a. leva em consideração um avanço mais expressivo do alumínio em suas aplicações, nos moldes do que ocorreu nos últimos 20 anos.

34

Alumínio e suas Aplicações

É através de suas técnicas de fabricação

que permitem a manufatura do produto final

a preços competitivos no mercado.

O Alumínio é utilizado de modo amplo no

mundo moderno devido sua alta

performance e propriedades significativas.

Produto Final

http://divagacionx.blogspot.com.br/2008/06/mueble-de-aluminio-fernando-poggio.html35

Construção civil (leve, versátil, resistente, durável e bonito); Estampagem; Fundição; Anodização; Eletrodeposição; Abrilhamento químico; Acabamento mecânico; Indústria eletro-eletrônico (Utilizados em cabos condutores para transmissão e

distribuição de energia elétrica, transformadores, chassis eletrônicos, etc.); Bens de consumo ( excelente acabamento e facilidade de manutenção etc); Máquinas e equipamentos (Ferramentas industriais e agrícolas, máquinas de

impressão e têxteis, instrumentos científicos, etc.); Embalagens (Embalagem de alimentos, pratinhos descartáveis, tubos de

remédio e pasta de dentes); Telhas (Cada vez mais empregadas em coberturas e revestimentos de prédios

não residenciais, etc.); Estruturas (Chamadas de estruturas especiais de alumínio aplicadas em

Shopping Centers, terminais rodoviários e metroviários, etc.).

Suas principais aplicações são:

36

É vasto a cadeia produtiva do alumínio no Brasil e no Mundo,

sendo presente em todas suas etapas de produção, o mais

importante conceito de sustentabilidade.

O Alumínio nos transportes e suas melhorias

37

Principais melhorias na utilização do alumínio

Leveza

Economia

Segurança

Resistência

Durabilidade

Dirigibilidade

Versatilidade

Redução de gazes

Poluentes

Lucratividade

38

Logo abaixo veremos alguns meios de Transportes em que o alumínio é utilizado

AERONÁUTICA:

O alumínio tem sido o material predominante nos

aviões com cerca de 80% em peso.

A rigorosa exigência dos foguetes espaciais tem

demandado cada vez mais o uso deste metal.

TREM:

Em vagões de trem e de metrô, o alumínio tem sido

muito utilizado devido a sua leveza permitindo o

desenvolvimento de maiores velocidades, menor

manutenção e menos consumo de combustível.

39

http://metroemfoco.blogspot.com.br/2012/05/linha-5-de-sp-recebe-propostas-para.html

EMBARCAÇÕES:

Com as técnicas de soldagem das ligas

de Almg, que resistem à corrosão da água

salgada, o alumínio tem sido muito utilizado

neste mercado.

ÔNIBUS:

A otimização de combustível e as

resistências às condições adversas e à

corrosão, aumentam a vida útil da frota. Fácil

de limpar, o alumínio facilita a manutenção e

higienização dos veículos.

40

http://3.bp.blogspot.com/_2d8aXQ-ebIk/S8avp7SHqhI/AAAAAAAAAOQ/Vq8czGcbPUg/s1600/navio.jpg

http://2.bp.blogspot.com/-jjbJi3ADL9Y/TgSSc22O0WI/AAAAAAAAAtw/ZDW9gR2xNlg/s1600/onibus.jpg

41

INDÚSTRIA AUTOMOTIVA:

Em veículos automotivos comerciais, onde os custos de manutenção e a economia de operação em longo prazo são cruciais, o alumínio é extensivamente utilizado .

. O principal objetivo das ligas de alumínio é aumentar a resistência mecânica sem alterar suas propriedades onde novas ligas estão sendo desenvolvidas de forma que cada uma é apropriada para sua aplicação.

O Alumínio nas mais diversas aplicações possui impurezas:

O Ferro reduz a trabalhabilidade (Alfe3); Silício aumenta a resistência à

tração; Cobre aumenta a resistência à tração; entre outros elementos.

O alumínio puro é mais ductil em relação ao aço, por isso o alumínio

impuro possui características adequadas para a produção dos

componentes na produção de transportes

Ligas de Alumínio

42

O que faz da Liga uma importante matéria para a construção mecânica, é o fato de

combinar com grande parte dos metais utilizados na engenharia chamados

elementos de liga, sendo que a partir desta combinação é possível obter tecnologia

apropriada de acordo com a aplicação do produto final.

As ligas de alumino possui variações, sendo necessário conhecer cada uma para

que seja aplicada de acordo com sua combinação, ou seja, é necessário conhecer

as vantagens e limitações de cada uma delas para que se faça a melhor aplicação.

As ligas oferecem a indústria uma grande variedade de combinações de resistência

mecânica, resistência a corrosão e ao ataque de substancias químicas,

condutibilidade, elétrica, usinabilidade, ductibilidade, formabilidade e etc.

É difícil descrever a função de cada elemento, pois ela se altera não somente pela

quantidade dos elementos presentes, mas também pela interação com outros

elementos.

Elementos de Ligas

43

Ligas de Trabalho Mecânico

Endurecíveis por tratamento

Não endurecíveis por tratamento térmico

AL-Cu AL-Mg

AL-Cu-Si AL-Mn

AL-Mg-Si AL-Si

AL-Zm-Cu

AL-Li

Ligas Trabalhadas tratáveis termicamente: Possuem ótima propriedade mecânica e são obtidas por tratamento térmico.

Ligas Trabalhadas não tratáveis

ou ligas encruáveis: Não respondem ao

tratamento térmico. As propriedades

mecânicas são determinadas pelo grau

de trabalho a frio e encruamento.

Ligas Trabalháveis ou para tratamento mecânico

Passam por processos de laminação, extrusão, forjamento e estiramento possuem uma subdivisão.

Classificação da ligas

44

As ligas fundidas são duráveis e tem boa resistência; São leves, á prova de ferrugem e resiste á corrosão; Possuem excelentes propriedades condutoras e desgaste; São facilmente acabadas por eletrodeposição e por acabamentos

orgânicos e inorgânicos; Possuem propriedades de Auto-Lubrificação e excelente Fundibilidade.

Ligas de Fundição

http://www.baguete.com.br/sites/default/files/multimedia/imagens/noticia/76580-30-03-2011-19-09-17-tupy.jpg45

Alumínio é o metal mais abundante; Constitui cerca de 8% de toda a crosta terrestre;

Encontrado na natureza sob uma forma química estável; Ocorre em várias formas químicas na maioria das rochas, solos e na

vegetação; Encontrado principalmente sob a forma de bauxita;

Está presente em todas as argilas, no solo, na água, ou em alimentos – absorvidos pelas plantas;

O uso cada vez maior de produtos de alumínio (leveza, resistência à corrosão e alta condutividade térmica), que justificam a intensiva utilização

do metal em embalagens e utensílios domésticos; O alumínio metal é utilizado como um material estrutural na construção, indústria do transporte,bens de consumo, na produção de ligas metálicas, na

indústria elétrica, utensílios de cozimento, empacotamento de alimentos e tratamento de água;

Os compostos de alumínio são utilizados como coagulantes no tratamento da água, como antiácidos, antiperspirantes e aditivos alimentares. 

Conclusões

46

Está presente naturalmente na água;

O sulfato é utilizado na floculação e filtragem, para tornar a água mais límpida, eliminando elementos particulados eventualmente nocivos à

saúde humana;

A OMS, estabelece como concentração máxima de alumínio total na água potável, de 0,2 miligramas por litro (mg/l) - critérios de aspecto e

gosto da água e não por critérios relacionados à saúde.

Consumo médio de 1 a 2 litros de água por dia, contribui com apenas 1 a 2 mg de alumínio na dieta. Está presente naturalmente na água;

Floculação: Reações de floculação, reações físico-químicas para diagnosticar certas doenças, como a sífilis, por exemplo.

Alumínio na água potável

47

Imagem extraída de: http://www.abal.org.br/alusaude/processo.asp 48

A Food and Drug Administration (FDA), órgão oficial de saúde dos EUA que avalia e regulamenta o uso de alimentos e drogas para o consumo da população, classificou os compostos de alumínio na categoria dos Produtos Reconhecidos como Seguros podendo ser amplamente utilizado: utensílios domésticos, desodorantes, medicamentos, em embalagens de alimentos, entre outras. 

No Brasil, a Anvisa, órgão vinculado ao Ministério da Saúde, também fornece essa segurança com respaldo legal, uma vez que as indústrias fabricantes de embalagens, equipamentos e utensílios metálicos em contato com alimentos devem respeitar a resolução ANVISA RDC nº. 20/2007. 

Segurança

49

Ingerimos alumínio através da comida e da água;

Em pessoas saudáveis, apenas uma pequena fração (menor que 1% de todo o alumínio ingerido), realmente atinge a circulação sangüínea,

temos barreiras naturais no corpo humano: tubo digestivo,

pulmões, trato digestivo,

pele ;barreira hematoencefálica.

Grande parte do metal ingerido e absorvido, é rapidamente eliminada nas fezes e na urina. Doses de até 125 mg/dia são

eliminadas em 24 horas.

Absorção e Eliminação

Barreira hematoencefálica (BHE) é uma estrutura membrânica que atua principalmente para proteger o Sistema Nervoso Central (SNC) de substâncias químicas presentes no sangue, permitindo ao mesmo tempo a função metabólica normal do cérebro. 50

O comitê internacional de avaliação de riscos de contaminação em alimentos, estabeleceu um valor provisório

tolerável de ingestão semanal de 2 mg de alumínio por quilo de peso corpóreo (2 mg/kg/semana) 60Kg – 120mg de

alumínio por semana, sem causar efeitos nocivos à saúde;

Em 03/11/2012, a Anvisa informou que o Comitê de

Aditivos Alimentares ainda não definiu os limites para os aditivos contendo alumínio, tema que será discutido na

próxima reunião, a realizar-se na China em março de 2013.

Carga corpórea x absorção de Alumínio

51

O Centro de Tecnologia de Embalagem, concluiu que o cozimento em panela de alumínio contribuía, à época do estudo, com cerca de 2% do limite máximo de ingestão do metal recomendado.

Alimentos preparados: feijão, arroz, bife, batata e molho de tomate, entre outros, pois a ingestão varia em decorrência da dieta da população e de outros fatores, como as condições de cozimento e o tipo de panela.

Resultado: a dissolução de alumínio identificada durante o cozimento é inferior até mesmo ao teor do metal presente naturalmente em alguns alimentos. 

Dissolução do alumínio durante o cozimento

de alimentos em panelas de Alumínio

52

O alumínio metálico sozinho é altamente reativo e a sua superfície é oxidada imediatamente, quando em contato com o ar, formando uma capa sem atividade de óxido de alumínio (Al2O3), muito dura e resistente.

Sua forma cristalina, o corundum, é utilizada como um abrasivo e material .

O hidróxido de alumínio (Al(OH)3) é o principal componente da bauxita, um mineral que ocorre naturalmente e que é a fonte primária do alumínio metálico.

Efeitos potenciais à saúde pela exposição

do alumínio e compostos de Alumínio

Abrasivo = qualquer substância dura capaz de desgastar e polir outros corpos, mediante atrito 53

ar; consumo de alimentos; água potável; alguns produtos de consumo e farmacêuticos; Funcionários (soldadores, ou ligado produção ou manuseio de

substâncias de alumínio - inalação).

A solubilidade de um sal de metal na água, é um fator importante na determinação da quantidade de íon metálico que entra de fato na corrente sanguínea. O alumínio, o óxido de alumínio e o hidróxido de alumínio são pouco solúveis na água. Menos do que 0,1% destas substâncias é absorvida.

Estou exposto ao Alumínio através:

Solubilidade = Qualidade daquilo que é solúvel: a solubilidade varia com a temperatura.Íon metálico = elemento, composto ou liga caracterizado pela capacidade de conduzir eletricidade e calor. Íon metal - especialmente cátions (íons carregados positivamente) é formado pela perda de elétrons. 54

Efeitos neurológicos

Alzheimer;

Efeitos sobre os pulmões

Poeira do alumínio com um efeito fibrogênico (tecido fibroso do pulmão).  A evidência disponível sugere que o óxido e o hidróxido de alumínio comportam-se como “poeiras incômodas” sob as condições atuais de exposição ocupacional controlada; 

Efeitos sobre a fertilidade;

Efeitos em crianças e nos fetos em desenvolvimento;

Câncer

Para o efeito carcinogênico, a evidência dá suporte ao papel das substâncias conhecidas como o hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) presentes no ambiente de trabalho

Para adultos, o consumo diário estimado entre 2,5 a 13,5 mg e pode ser mais alto em indivíduos que tomam antiácidos que contenham hidróxido de alumínio.

Existe sim, um potencial de sensibilização limitado para a poeira do metal alumínio, óxido e hidróxido de alumínio em pele exposta. 

Efeito fibrogênico: um efeito adverso à saúde associado com o desenvolvimento de tecido fibroso nos pulmões, resultando numa perda da habilidade do tecido pulmonar de transferir o oxigênio para a corrente sanguínea. 

O que a ciência diz sobre o alumínio e seus efeitos?

55

Os efeitos de substâncias químicas sobre a saúde das pessoas dependem de uma série de fatores, por exemplo, a forma como se dá esse contato, a quantidade e o tempo de exposição, mais a reação do organismo – ou parte dele: órgãos, tecidos – atingido ditam a ocorrência, ou não de um efeito.

Efeitos à Saúde

56

1º Uso importante: confecção de utensílios de cozinha;

Naturalmente, são geralmente estáveis e não interagem com os processos biológicos dos organismos vivos.

Sob condições ácidas, o alumínio pode ser liberado de rochas e solos na forma solúvel que pode ser absorvida por plantas e animais;

Os pesquisadores, analisam o efeito combinado sobre:– a saúde humana decorrente da exposição natural aos compostos de

metais presentes nos alimentos; – na água e no ar;– resultantes do uso de utensílios, embalagens, aditivos de alimentos e de

medicamentos.

O Alumínio no Meio AmbienteAbril / 2011

57

Oligoelemento = Elemento químico necessário, em pequeníssimas quantidades.

O Alumínio no Corpo HumanoAbril / 2011

Corpo humano médio contenha de 35 mg a 50 mg de alumínio: 50% estão nos pulmões, 25% nos tecidos moles e 25% nos ossos.

Não há um papel biológico conhecido; O corpo humano possui barreiras eficazes contra a absorção do

alumínio. Mínimo é absorvido pelo trato digestivo, em indivíduos saudáveis, a

maior parte dela é excretada rapidamente pelos rins. Quando os níveis de alumínio no sangue estão muito altos, os

ossos atuam como um "tanque", retirando o alumínio e liberando-o depois, lentamente durante um longo período.

O cérebro é vulnerável a muitos agentes químicos e biológicos, mas é protegido por uma "barreira sangue-cérebro" um conjunto de células que forma o revestimento interno dos vasos sanguíneos capilares e impede a entrada de muitas substâncias no cérebro.

58

Clínicos gerais prescrevendo grandes quantidades de compostos de alumínio e quantidades ainda maiores são ingeridas em medicamentos vendidos sem receita médica medicamento;

O principal composto na medicina é o hidróxido de alumínio. Ele é usado como antiácido no tratamento de úlceras gástricas e como aglutinante de fosfato nos casos de insuficiência renal prolongada;

Uso prolongado de antiácidos de alumínio a pacientes com insuficiência renal tende a aumentar o nível de alumínio sérico;

Acúmulo de alumínio no corpo não representa um problema;

O Alumínio em MedicamentosAbril / 2011

59

Os compostos de alumínio também são utilizados em produtos:– antiperspirantes(desodorantes) - cloridrato de alumínio ou o hexacloridrato em

quantidades de até 25% - absorção para o corpo é de no máximo 0,02%.os sais funcionam pela formação de um tampão no topo dos dutos

sudoríparos que reduz o suor na superfície da pele.

– soluções antisépticas;

– adjuvantes em vacinas(contra difteria, tétano, coqueluche e hepatites A e B)

– hidróxido, fosfato ou hidroxifosfato de alumínio. O adjuvante é acrescentado às vacinas para aumentar a resposta de

imunização e certas vacinas precisam dele para garantir a sua eficiência. As únicas reações são reações inflamatórias localizadas. Varia entre 0,3 mg e 1,5 mg por dose. A dose máxima por toda via, seria de 15 mg.(idêntico ao da ingestão oral normal de dois dias)

Não há registros de que o alumínio produza efeitos adversos e a OMS o considera adequado para tais utilizações.

O Alumínio em MedicamentosAbril / 2011

Adjuvante = adj. Que ajuda, auxiliar.60

Consequências ao Meio Ambiente

http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio

61

Consequências ao Meio AmbienteExtração da Bauxita

Para se extrair o minério bauxita é necessário desmatar toda uma área verde.

Consequentemente, dezenas de animais são mortos ou obrigados a se retirar, e, o CO2 presente nas árvores do local é liberado.

Após a extração, a bauxita é levada à refinaria que fica no próprio local da mineração.

Esse transporte é feito por veículos pesados, que utilizam uma quantidade exorbitante de combustíveis fósseis para funcionarem.

Imagens extraídas de: http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio62

Imagens extraídas de: http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio

A bauxita é reduzida à alumina através do processo Bayer.

Logo após ela passa pela eletrólise, que consiste em aplicar uma corrente elétrica sobre a alumina, separando o alumínio do O2.

Consequências ao Meio AmbienteRedução

63

Ao fim desse processo o alumínio é levado às fábricas em forma de chapa.

Apesar de ser o método de redução mais eficiente, a eletrólise consome muita energia e libera CO2 na atmosfera.

A produção de derivados do alumínio polui o meio ambiente de forma semelhante à redução devido as diferentes máquinas envolvidas no processo consomem energia demasiadamente, além do descarte das sobras da produção, o transporte das chapas e das próprias latinhas é prejudicial.

Consequências ao Meio AmbienteRedução x Produção

http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio64

Causador = as mídias, que criam a necessidade de consumo nas pessoas

ao impor um padrão.

Somos levados a comprar coisas para entrar no padrão de identidade, fugindo

da diferença.

http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio

Consequências ao Meio AmbienteConsumismo

65

A eletrólise é extremamente poluente, porém atualmente é o meio de redução mais eficiente.

Assim, a única solução para a diminuição dos impactos ambientais é a reciclagem.

Consequências ao Meio AmbientePortanto

http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio 66

Qualquer produto pode ser reciclado infinitas vezes, sem perder suas qualidades no processo de reaproveitamento.

Papel multiplicador na cadeia econômica(catadores de latinha – criação de empregos);

Empresas sempre tiveram a preocupação de reaproveitar retalhos de chapas, perfis e laminados, entre outros materiais gerados durante o processo de fabricação;

Representa uma grande economia de energia e de matéria-prima, refletindo em aumento da produtividade e redução da sucata industrial;

Estimula outros negócios, por gerar novas atividades produtivas (máquinas e equipamentos especiais).

Reciclagem

67

Favorece o desenvolvimento da consciência ambiental;

Incentiva a reciclagem de outros materiais;

Reduz o volume de lixo gerado;

Economiza energia, otimizando o uso dos recursos ambientais:

a reciclagem economiza até 95% da energia utilizada para produzir alumínio a partir da bauxita;

cada tonelada reciclada poupa a extração de 4 t desse minério, matéria-prima do alumínio.

Benefícios na Reciclagem do Alumínio

68

Agir de forma a proteger o meio ambiente e a saúde de onde atuam;

Obter compatibilidade entre o meio ambiente, processos e produtos de todas as operações industriais;

Obedecer às leis e regulamentos e antecipar às suas exigências;

Trabalhar em parceria com governo e outras entidades para desenvolver leis, regulamentos e padrões de controle ambiental responsáveis e eficazes;

Monitorar ar, água, solo, vegetação e fauna das áreas em que atuam;

Adotar as medidas necessárias para prevenir ou eliminar impactos adversos, que possam resultar de qualquer operação do setor, incluindo o desenvolvimento e uso de tecnologias apropriadas para tal fim.

São Compromissos das Indústrias no Brasil

69

Estimular a reciclagem do alumínio e produtos feitos desse metal.

Obter a máxima eficiência possível no uso de energia e outras matérias primas.

Estimular a criação e desenvolvimento de uma consciência voltada à proteção ambiental ;

Estimular a transferência de “know how” e informações sobre gerenciamento e controle ambiental entre todos que possam contribuir - direta ou indiretamente - para melhoria da qualidade de vida.

São Compromissos das Indústrias no Brasil

70

Produção difícil, pois exige muita energia elétrica. A bauxita de cor marrom-avermelhada deve sofrer um processo de purificação

para que se possa extrair a alumina (Al2O3) de outras substâncias, como, por exemplo, o óxido de ferro 3 (Fe2O3).

Processo Bayer

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm http://portuguese.alibaba.com/product-gs/hot-sell-raw-bauxite-491528613.html Voltar71

Vídeo: As embalagens que mais poluem o ambiente

http://www.youtube.com/watch?feature=fvwp&v=5yviFVlpnBk&NR=1

 

72Click para iniciar

25/04/2010 - As embalagens que mais poluem o ambiente

(http://www.youtube.com/watch?feature=fvwp&v=5yviFVlpnBk&NR=1)

 

07/12/2011 – Indústria do Alumínio – A Floresta virada em Pó (http://www.youtube.com/watch?v=hixX70sqqpo)

73

http://www.abmbrasil.com.br/materias/download/1625356.pdf

http://www.silversul.com.br/ligas_aluminio.htm

http://www.newcast.com.br/especificacoes-tecnicas.php

http://www.alumicopper.com.br/produtos_aluminio_naval5052f.html

http://www.schmolz-bickenbach.com.br/produtos/ligas-de-aluminio/

http://www.mmm.org.br/index.php?p=8&c=712&pa=pf&pf=511

ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM343/09_1fundamentos-Alum%EDnio.pdf

Bibliografias

74

http://www.hydro.com/pt/Aluminio/A-Hydro-no-Brasil/Produtos/Sobre-o-aluminio/

http://www.abal.org.br/aluminio/introducao.asp

75

http://www.cnisustentabilidade.com.br/docs/ABAL_RIO20_web.pdf

http://pt.scribd.com/doc/41577433/As-consequencias-da-utilizacao-do-aluminio

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm

http://www.abal.org.br  

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/aluminio-ocorrencia-obtencao-industrial-propriedades-e-utilizacao.htm