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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO
ACOMPANHAMENTO DO TINGIMENTO DE FIOS COM O CORANTE ÍNDIGO
NO SETOR ÍNDIGO DA FÁBRICA VICUNHA TÊXTIL
VICUNHA TÊXTIL S.A
Isadora Ingrid de Melo Neves
Magna Angélica dos Santos Bezerra Sousa
Bruno de Oliveira Costa
NATAL
15/11/2016
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ACOMPANHAMENTO DO TINGIMENTO DE FIOS COM O CORANTE ÍNDIGO
NO SETOR ÍNDIGO DA FÁBRICA VICUNHA TÊXTIL
Relatório de estágio supervisionado – A fim de cumprir
os requisitos para obtenção da graduação em Engenharia
Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Banca Examinadora
ORIENTADOR: _____________________________________________
Magna Angélica dos Santos Bezerra Souza
Prof.ª Dr.ª – UFRN
EXAMINADOR: _____________________________________________
Bruno de Oliveira Costa
Engenheiro Têxtil da Vicunha S.A.
EXAMINADOR: _____________________________________________
Edson Leandro de Oliveira
Prof. Dr. - UFRN
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AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, que é o Senhor de todas as coisas, e com a Sua
infinita bondade me permitiu estar trilhando este caminho de dificuldades e superações;
À minha família, em especial aos meus pais, que, apesar de toda e qualquer
dificuldade, sempre colocaram os filhos em primeiro lugar, lhes dando todas as ferramentas
necessárias para se tornarem seres humanos íntegros e bem sucedidos. Aos meus irmãos, que
acompanharam toda a minha trajetória até aqui;
Ao meu namorado e companheiro Lucas Nobre, que viveu comigo muitas dificuldades
relacionadas ao curso e à vida pessoal, sempre me estendendo a mão, sem medir esforços,
para ajudar no que fosse possível, bem como para aplaudir as vitórias;
Às minhas companheiras de curso que enfrentaram comigo os desafios dessa grande
jornada, em especial à Ludimila Medeiros;
À Universidade Federal do Rio Grande do Norte, professores e coordenadores do
curso de Engenharia Quimica, que me transmitiram os conhecimentos técnicos adquiridos;
À empresa Vicunha Têxtil S.A, que me abriu as portas para realização do estágio, em
particular ao meu supervisor Bruno de Oliveira Costa, que depositou em mim confiança para
realização das tarefas;
À minha orientadora de estágio Magna dos Santos, que me acolheu como orientanda e
me ajudou na execução deste trabalho;
A vocês deixo registrado o meu muito obrigada, vocês foram cruciais na realização
desse sonho.
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SUMÁRIO
1. RESUMO ....................................................................................................................................................... 4 2. A EMPRESA .................................................................................................................................................. 5 3. O PROCESSO DE PRODUÇÃO ................................................................................................................... 6
3.1 Conhecendo melhor o setor ........................................................................................................................... 7 3.1.1 O corante índigo ......................................................................................................................................... 7 3.1.2 O processo de tingimento ........................................................................................................................... 8
4. ATIVIDADES REALIZADAS .................................................................................................................... 10 4.1 Introdução às atividades ........................................................................................................................ 10 4.2 Testes realizados no laboratório químico ............................................................................................ 11 4.3 Método A3 para solução de problemas ................................................................................................ 14 4.3.1 O que é o método? ................................................................................................................................ 14 4.3.2 Problemática – Redução da não qualidade fora de cor e degradê ........................................................ 15 4.4 Relatórios de acompanhamento e controle da produção ...................................................................... 17 4.4.1 Quadro de gestão à vista / Acompanhamento do Índigo ..................................................................... 18 4.4.2 Livro de Ocorrências ........................................................................................................................... 18 4.4.3 Perdas de eficiência devido a defeitos mecânicos e elétricos .............................................................. 19 4.4.4 Acompanhamento do setor por turno................................................................................................... 19 4.4.5 Acompanhamento de nuances dos artigos produzidos ........................................................................ 20 4.4.6 Eficiência dos testes realizados no laboratório .................................................................................... 21 4.5 Controle dos 5S ................................................................................................................................... 21 4.6 Projeto de Melhoria Para o Setor ......................................................................................................... 22 4.6.1 Fundamentação Teórica ....................................................................................................................... 23 4.6.2 Cálculo da taxa de calor absorvida com o isolante atual ...................................................................... 24 3.7.2 Cálculo da taxa de calor absorvida com o novo isolante ...................................................................... 27 4.6.3 Análise dos Custos............................................................................................................................... 28 4.6.4 Outra sugestão para otimização ........................................................................................................... 31
5. IDENTIFICACÃO DOS CONTEÚDOS ..................................................................................................... 31 6. AVALIAÇÃO DE FORMAÇÃO ................................................................................................................ 33 7. AVALIAÇÃO DO RETORNO .................................................................................................................... 34 8. CONCLUSÃO GERAL ............................................................................................................................... 35 9. REFERÊNCIAS ........................................................................................................................................... 36
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1. RESUMO
O presente relatório irá tratar das atividades desenvolvidas no estágio supervisionado de
nível superior, supervisionado por Bruno de Oliveira Costa. Foi realizado na empresa Vicunha Têxtil
S.A., empresa multinacional do ramo têxtil e situada em Extremoz-RN. O estágio teve como
principal finalidade o agregamento de maiores conhecimentos práticos, bem como aplicação dos
conhecimentos teóricos desenvolvidos no curso de Engenharia Química.
O estágio teve duração de três meses, de 01 de Agosto a 01 de Novembro de 2016,
contabilizando 360 horas, tempo exigido pela grade curricular do curso.
No decorrer deste período, foram desenvolvidas atividades no Setor do Índigo, setor da
fábrica voltado para o tingimento dos tecidos. Como principais atividades, destacam-se a realização
de testes qualitativos no laboratório químico, desenvolvimento de métodos para solução de
problemas operacionais, monitoramento da qualidade e organização da produção, bem como um
projeto de melhoria para empresa referente à otimização de um sistema de refrigeração.
A experiência adquirida com a concretização das atividades desenvolvidas veio a ampliar e
correlacionar os conhecimentos adquiridos no curso, além de proporcionar um bom aprendizado na
área têxtil.
Palavras-chave:
Têxtil, fios, índigo, tingimento.
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2. A EMPRESA
Com mais de 40 anos no mercado, a Vicunha é uma das maiores indústrias têxteis do
mundo e líder em diversos seguimentos de mercado. Com unidades espalhadas nos estados do Ceará,
Rio Grande do Norte e São Paulo, além de uma fábrica no Equador e filiais de vendas na América do
Sul (Argentina) e Europa (Suíça), a Vicunha está entre os principais fabricantes mundiais de tecidos
do tipo índigo e brim.
Com o propósito de aperfeiçoar e inovar constantemente sua produção, a Vicunha Têxtil
possui um moderno parque industrial, investindo constantemente em tecnologia e na capacitação de
seus oito mil profissionais. Toda esta dedicação se reflete na competitividade, na qualidade dos
produtos que fabrica e na conquista cada vez maior do mercado externo.
Atualmente, a Vicunha responde por 40% da produção brasileira de Índigo, sendo também uma das
maiores produtoras mundiais.
Baseada em princípios socialmente responsáveis, a empresa tem por premissa relações
éticas e transparentes que vão além da esfera da gestão de negócios, contribuindo para a criação de
alicerces sólidos que sustentam o crescimento de seus colaboradores, clientes, parceiros,
fornecedores, governo e sociedade. Para a empresa, praticar responsabilidade social significa
colaborar para o crescimento social e econômico das comunidades onde atua e para a preservação do
meio ambiente. Desse modo, conduz vários projetos nas áreas de educação, motivação, qualidade de
vida, inclusão social, entre outros.
O cuidado com a preservação do meio ambiente é um dos compromissos assumidos pela
Vicunha Têxtil. Suas Unidades operam seguindo um rigoroso Sistema de Gestão Ambiental (SGA),
que têm como princípios fundamentais a preservação do meio ambiente, a melhoria contínua de seu
desempenho ambiental e o respeito à legislação aplicável às atividades da empresa. Através de
programas como o 3R´s (Redução, Reutilização e Reciclagem) e o PEA (Programa de Educação
Ambiental), a Vicunha potencializa a utilização dos recursos naturais, reduz ao máximo a geração de
resíduos oriundos de suas atividades e realiza o armazenamento e destinação ambientalmente
responsáveis, além de garantir a conscientização dos colaboradores quanto ao meio ambiente.
A empresa possui as certificações de qualidade ISO9001 e ISO14001, além do Selo Verde
Oeko-Tex, garantindo aos clientes produtos de boa qualidade, sem riscos à saúde e alinhados com a
preservação ambiental.
De modo geral, todas as unidades da Vicunha adotam uma política de gestão integrada
que tem como foco principal a satisfação dos seus clientes, estabelecendo compromissos
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permanentes com a qualidade e excelência de seus produtos e serviços, respeitando o meio ambiente
e a saúde dos seus colaboradores.
3. O PROCESSO DE PRODUÇÃO
O processo de produção na indústria têxtil consiste em transformar a matéria prima
(algodão) em tecidos, para as mais diversas utilizações. A seguir, serão discutidas brevemente as
etapas do processo de produção desde o recebimento da matéria prima até a obtenção do produto
final, destinado ao cliente. Todavia, o enfoque maior será dado ao processo de tingimento dos fios,
cujo setor foi o local da realização do presente estágio.
O processo de produção se inicia no setor de Depósito de matéria prima, no caso, o
algodão, oriundo de regiões brasileiras e americanas. Neste primeiro momento o algodão é analisado
qualitativamente no laboratório, antes de seguir para o processo de Fiação. Na Fiação, o algodão
passa por todo um processo para ser transformado em fios, com a ajuda de máquinas específicas. O
próximo passo é a Preparação para a tecelagem, onde os fios serão urdidos, isto é, reunidos em um
mesmo comprimento e esticados à mesma tensão, para serem enviados aos grandes carretéis, além de
serem tingidos e engomados. Na fase de preparação para a tecelagem está incluso o setor do Índigo,
onde ocorre o tingimento dos fios, e que será melhor detalhado adiante. Após a preparação, a
próxima etapa é a Tecelagem, onde os fios serão, enfim, transformados em tecidos. O passo final é o
Beneficiamento, no qual os tecidos receberão tipos de acabamentos diversos, como estampagem,
chamuscagem, alvejamento, desengomagem, dentre outros, a fim de melhorar o aspecto do produto
final.
A seguir, segue o fluxograma do processo geral, representado pela Figura 1.
Figura 1 – Fluxograma do processo geral. Autoria própria.
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No presente caso, como já citado, o estágio foi realizado no setor de tingimento dos fios,
chamado Setor do Índigo graças a este corante, cujo pigmento azulado é a base para os processos de
tingimento. Junto do corante índigo, a utilização de corante à base de enxofre também é bastante
comum para obtenção de coloração escura. As diferentes tonalidades encontradas nos tecidos (que na
empresa são denominados “artigos”) são obtidas a partir de uma mistura de diferentes concentrações
pré-estabelecidas desses dois corantes de base, bem como da concentração da substância química
Hidrossulfito de Sódio, utilizada para reduzir o corante índigo, que é demasiadamente oxidante.
A seguir, este processo será melhor detalhado.
3.1 Conhecendo melhor o setor
3.1.1 O corante índigo
O índigo é um dos pigmentos mais utilizados no mundo, e tem sido usado ha pelo menos
5000 anos. Foi utilizado na chamada Idade de Ferro e é ainda hoje muito popular devido à cor típica
das calças jeans. Sua formula molecular é C16H10O2N2, e pode ser encontrado em diversas espécies de
plantas, entre as quais a “Índigofera anil”. No entanto, quase que a totalidade do corante utilizado
atualmente é produzida sinteticamente. Um dos métodos mais comuns para sua produção sintética foi
utilizado pela primeira vez em 1897, e consiste na síntese da carboxifenila a 200°C com o hidróxido
de sódio. Isto produz o ácido de indoxil-2-carboxilico, um material que é prontamente
descarboxilado e oxidado ao ar, formando o corante, como mostra Figura 2:
Figura 2 – Processo de obtenção sintético do corante índigo. FONTE: Norbert Welsch: Indigo.
In: Römpp Chemie-Lexikon, Thieme Verlag, Stand März 2006.
O ponto de fusão deste pigmento gira em torno de 390°C. É insolúvel na água, no álcool, ou
no éter, mas solúvel no clorofórmio, no nitrobenzeno, ou no ácido sulfúrico concentrado. E
facilmente oxidado pelo ar, sendo necessária durante o processo de tingimento a ação de agentes
redutores, como por exemplo, o Hidrossulfito de Sódio.
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3.1.2 O processo de tingimento
O processo de tingimento sobre os fios de algodão requer algumas particularidades. A
molécula do corante índigo é relativamente pequena e possui baixa afinidade com a fibra celulósica.
Desse modo, para uma boa eficiência de tingimento, além da necessidade de o corante ser reduzido, é
necessária uma série de impregnações e foulardagens (prensagens), da oxidação pelo ar após o
processo de tingimento, bem como o uso de alguns produtos específicos os quais otimizam o
recebimento do corante pela fibra (que serão melhor explicados adiante), para que, assim, seja
possível a obtenção de um azul intenso sobre a fibra.
Cada série de impregnação, foulardagem e oxidação é denominada ciclo, e um tingimento
variam no geral de 4 a 8 ciclos, dependendo da intensidade de coloração que se deseja obter. Cada
ciclo é representado pela figura a seguir:
Figura 3 – Ciclo de Tingimento. FONTE: FERREIRA, Fernando. INDIGO: Tecnologias, Processo,
Tingimento e Acabamento.
Além dos ciclos de tingimento, a máquina “multicaixas”, máquina com a qual a empresa
trabalha, requer uma série de outros processos para uma melhor eficácia de tingimento. A maneira
como é feita cada processo (concentrações de produtos, quantidade de ciclos de tingimento, etc.)
depende muito do artigo que está sendo produzido. No entanto, serão abordados abaixo de maneira
generalista os processos que geralmente são utilizados nos principais artigos.
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1. Impregnação/Umectação: Na impregnação ocorre o tingimento inicial do fio com o corante
preto, à base de enxofre. Geralmente este corante é posto sobre o fio antes do corante azul
(índigo). A umectação é utilizada para deixar o fio mais umectante, isto é, mais receptível ao
banho de tingimento. Para a umectação são utilizados alguns produtos como soda cáustica
(que tem a finalidade de abrir a fibra do fio, permitindo maior penetração dos produtos.) e
um agente sequestrante, que no caso é o produto Polyquest. Ele permite a captura de íons
Ca+ e Mg+ presentes na água. Caso o agente sequestrante não fosse utilizado, seria possível
observar no tecido final pequenos pontos brancos, referentes a esses metais.
2. Lavagem: A lavagem com água tem a finalidade de retirar possíveis resíduos presentes na
superfície da fibra.
3. Ciclos de Tingimento: Como citado anteriormente, nessa etapa o corante índigo entra em
contato com o fio em diversos ciclos de tingimento. É importante ressaltar que, nesta etapa, o
corante usado no tingimento já está misturado com um banho de hidrossulfito de sódio, soda
cáustica e água. O hidrossulfito tem a finalidade de reduzir o corante índigo, para que este
permaneça no estado líquido dentro das caixas de tingimento. A soda cáustica, por sua vez,
tem a finalidade já citada anteriormente. Entre cada ciclo de tingimento, os fios passam por
uma zona de oxidação pelo ar, permitindo que o corante fixe-se cada vez mais à fibra.
4. Fixação: A fixação, como o próprio nome diz, permite que o corante fixe-se de maneira
mais intensa no fio, impedindo que a coloração se perca no decorrer das lavagens do tecido
em casa. É utilizado para isso o produto químico AVCO Tex In, um fixador da marca AVCO
com afinidade em fibras, miscível em água.
5. Secagem: A secagem dos fios é feita à altas temperaturas, de forma a preparar o fio para as
próximas etapas.
6. Engomagem: Na engomagem, a goma é adicionada sobre os fios com a finalidade de
oferecer uma maior resistência à fibra, fortalecendo o fio para o processo de tecelagem,
impedindo-o de romper com facilidade.
7. Enceragem: De forma semelhante à engomagem, a enceragem também tem a finalidade de
oferecer maior resistência ao fio, e, além disso, permitir uma maior maciez e maior deslize
ao fio, o que facilitará o processo de tecelagem. A cera utilizada é o produto Aerolub,
inicialmente em escamas, e fundida a 90°C para, então, ser adicionada ao fio.
8. Acumulador: O acumulador é uma parte da máquina que permite o acúmulo de até 150
metros de fio, para que, caso haja algum imprevisto, resultando em parada de máquina, os
fios não sejam afetados.
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9. Campo Seco: Última etapa do processo, o campo seco é o local que permite o enrolamento
dos fios nos grandes carretéis, prontos para serem levados à tecelagem.
Abaixo, o fluxograma da Figura 4 esquematiza o processo de tingimento do fio pela maquina.
Figura 4 – Fluxograma do processo de tingimento. Autoria própria.
Atualmente, o setor de Índigo trabalha com duas máquinas deste tipo, chamadas de “Índigo 1” e
“Índigo 2”.
4. ATIVIDADES REALIZADAS
4.1 Introdução às atividades
Apesar das particularidades relacionadas ao segmento têxtil, é de suma importância
reconhecer que, na indústria (mais precisamente no processo de fabricação de tecidos), abre-se um
leque de possibilidades para atuação de outros profissionais que não engenheiros têxteis. Dentre eles,
é possível destacar-se o engenheiro químico, que, comumente chamado de engenheiro de processos,
tem uma visão global de processos fabris, podendo atuar na otimização desses processos nos mais
variados segmentos.
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Dessa maneira, as principais atividades exercidas no estágio foram desenvolvidas em
laboratório químico, consistindo na realização de testes químicos para manutenção das concentrações
dos corantes na faixa aceitável. Além disso, podemos citar como outras das principais atividades, o
manejamento de um método para resolução de problemas operacionais (fora do laboratório),
denominado “Método A3” ou “Método Espinha de Peixe”, muito utilizado por engenheiros que
lidam com processos, além de um projeto de otimização de um sistema de refrigeração. Atividades
de rotina que visam o controle de qualidade e organização da produção também foram
desenvolvidas, e serão mais precisamente detalhadas no decorrer deste relatório.
4.2 Testes realizados no laboratório químico
Os testes realizados em laboratório químico dizem respeito ao controle de qualidade e análise
do comportamento do tingimento com o corante índigo. A necessidade de um controle eficiente é
exigida por rígidas especificações estabelecidas pelo mercado, principalmente no que se refere à
exportação.
Como cita Fernando Ferreira, autor do livro “Indigo: Tecnologia, Processo, Tingimento e
Acabamento.”, é de fundamental importância manter-se a proporção correta do corante e agentes
químicos (como o hidrossulfito de sodio, por exemplo) a um nível constante e adequado, conforme
valores pré-estabelecidos, durante todo o processo de tingimento. Um controle das variáveis tais
como pH, velocidade, pressão dos cilindros de foulardagem, concentração de corante e concentração
de hidrossulfito, dentro dos parâmetros aceitáveis, terá como resultado um tingimento uniforme e
com mínimas variações de nuances.
Dessa maneira, serão descritos abaixos os testes realizados para este controle laboratorial da
qualidade do tingimento.
Um dos testes mais realizados no laboratório químico consiste em realizar titulações de
amostras do corante índigo, para determinar a sua concentração e a do seu redutor (hidrossulfito) e
verificar se ambas estão dentro do valor esperado, dependendo do tipo de fio produzido. Os testes
devem ser feitos a cada 30 minutos, e o aparelho titulador Titrino (marca Metrohm, modelo 702 SM)
é utilizado para realização de titulações, o que facilita consideravelmente o procedimento, uma vez
que realiza de forma automatizada a titulação, descartando possíveis erros manuais frequentemente
cometidos no processo.
Além da concentração, também são medidos os pH e a milivoltagem, cujas faixas aceitáveis
dependem do tipo de fio a ser produzido. O pH é um parâmetro muito importante no tingimento do
índigo e deve ser controlado a cada 30 minutos, uma vez que a sua brusca variação implicará em
variação de nuances e intensidade do tingimento. Já a milivoltagem se faz necessária para medir o
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potencial de redução da amostra, isto é, a tendência de receber elétrons e ser reduzida. Um
potenciômetro, comumente chamado de pHmetro (marca Metrohm, modelo 913) e um voltímetro
(marca Mettler Toledo, modelo Seven Easy) são os aparelhos usados na realização desses testes.
Para um dos principais artigos que são produzidos no setor, a Tabela 1 abaixo especifica a
faixa aceitável das medições acima descritas:
Mensurando Faixa Aceitável
Concentração de Índigo 4,9 a 5,3 g/l
Concentração de Hidrossulfito 0,8 a 1,0 g/l
pH 11,9 a 12,1
mV -800 a -900 Tabela 1 – Faixas aceitáveis das medições
Para realização dos testes, é coletada uma amostra de aproximadamente 100 ml do corante,
diretamente da máquina, sempre de uma mesma caixa de tingimento. Todos os cuidados com
segurança, como uso de bata, máscara e luvas, devem ser devidamente tomados nesse momento,
devido à periculosidade desses produtos. A amostra é, então, levada até o laboratório, na qual serão
imersos os eletrodos para imediata medição do pH e milivoltagem. Simultaneamente, com o auxílio
de uma pipeta, são retirados 5 ml da amostra, que são misturados à 50 ml da solução padrão (solução
básica de concentração 0,1 molar) que está em constante agitação. É feita liberação de nitrogênio
para esta solução durante o decorrer do processo, com a finalidade de impedir a oxidação do corante.
Após alguns minutos, são encontrados os valores de EP1 e EP2, correspondentes às concentrações de
índigo e hidrossulfito de sódio (o seu redutor), respectivamente.
Caso estas concentrações estejam fora do intervalo esperado, é necessário fazer alguma
intervenção. No caso da concentração do hidrossulfito de sódio estar fora do intervalo, é necessário
realizar dosagens do mesmo a partir do supervisório, software que modela todo o processo de
tingimento, e pelo qual se pode efetuar mudanças de variáveis do processo, tudo de forma
automatizada. Nesse caso, o valor de hidrossulfito a ser dosado é encontrado a partir da fórmula
química C1V1 = C2V2, utilizada no preparo de soluções e dissoluções, onde C1 e C2 correspondem às
concentrações inicial e final e V1 e V2 correspondem aos volumes inicial e final, respectivamente. No
caso do corante índigo estar fora do intervalo de concentração, não é possível realizar interferências
na dosagem do mesmo, posto que essa interferência poderia gerar divergência de intensidade de
nuances no fio (chamada de “degradê”), o que iria acarretar na produção de artigos fora de
qualidade. Desse modo, uma vez estando fora do intervalo de concentração, é necessário fazer um
controle visual de amostras tingidas que são levadas até o laboratório. Caso haja alguma discrepância
brusca na coloração, será efetuada alguma intervenção pelo supervisor.
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No caso do pH estar divergindo do esperado, a intervenção a ser feita é a dosagem de soda
cáustica, além da calibração dos eletrodos, buscando sempre a basicidade da solução. Além disso, a
divergência pode estar ocorrendo devido a problemas elétricos relacionados aos eletrodos imersos na
máquina, e, nesse caso, faz-se necessário a chamada da manutenção elétrica.
Outro teste que deve ser frequentemente realizado (também a cada 30 minutos) diz respeito
ao controle da concentração do enxofre, utilizado para dar a coloração preta ao fio, e na maioria das
vezes utilizado junto do corante índigo. Diferentemente do procedimento feito para o índigo, a
medição de concentração de enxofre (comumente chamado de “preto”) é feita através do aparelho
espectrofotômetro (marca Digimed, modelo DM-ESPEC), o qual é ajustado para fornecer a
concentração em g/l. Durante o processo de tingimento, o corante preto presente na máquina perde a
sua concentração com o tempo, sendo necessária a junção de mais corante na concentração correta, o
denominado “Reforço”. Desse modo, os testes de concentração devem ser feitos para ambos (corante
preto da caixa da máquina e reforço). Caso a concentração do enxofre esteja fora do intervalo
esperado, é necessária uma investigação maior junto ao supervisor. No caso de não ser encontrado
nenhum problema que justifique a mudança de concentração, está a cargo do supervisor do
laboratório fazer um ajuste na receita, isto é, um ajuste na quantidade de enxofre que é enviada à
máquina. Na Figura 5 a seguir, encontra-se uma tabela indicando o intervalo de concentração de
enxofre esperada para cada artigo.
Figura 5 – Padrões de concentração de enxofre.
Em diversos artigos, o tingimento é realizado com camadas do corante preto por baixo e
camadas do corante índigo por cima. Desse modo, no caso de haver alguma divergência na
concentração do corante preto, faz-se necessária também a realização de um teste visual da
tonalidade/intensidade da coloração preta no próprio fio. Para isso, são retiradas amostras de fios já
tingidos, e os mesmos são colocados em uma solução de N,N – Dimetilformamida, na qual, à
temperatura de 100°C, todo o corante índigo será dissolvido. Restando apenas o corante preto sobre
o fio, faz-se uma comparação visual com outra amostra padrão, para ver se a divergência de
concentração acarretou em alguma diferença de tonalidade da coloração escura. No caso positivo,
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deve ser feito algum ajuste imediato de concentração para impedir a produção de fios fora da
primeira qualidade.
Como já descrito na seção anterior, o fixador é utilizado para garantir a solidez da cor. Isto
é, para que o corante não saia do tecido após consecutivas lavagens feitas em casa pelo cliente. Em
função disso, também foram realizados testes de solidez da cor à lavagens, buscando o controle de
qualidade da fixação. O teste consiste em misturar amostras de fios tingidos a uma solução de 2 g/l
de detergente, e aquecer à 60 °C, simulando uma lavagem da peça de roupa pelo consumidor. Após
alguns minutos de aquecimento, as amostras são lavadas em água corrente e levadas à estufa. Depois
de secas, faz-se uma comparação visual com outra amostra de tonalidade padrão. Caso haja alguma
divergência na tonalidade, deve-se investigar a concentração do fixador e fazer o ajuste necessario.
4.3 Método A3 para solução de problemas
4.3.1 O que é o método?
O “Diagrama de causa e efeito” ou “Espinha de peixe” é uma ferramenta utilizada para a
análise de dispersões no processo. A sua finalidade é levar à reflexão sobre causas possíveis que
fazem com que um problema ocorra, bem como pensar em ações que resultem na solução desse
problema. É uma ferramenta utilizada para o gerenciamento do controle da qualidade, e a sua
composição leva em consideração que as causas do problema podem ser classificadas a partir de seis
origens diferentes, as quais afetam diretamente o processo. São elas: Método, Máquina, Medida,
Meio Ambiente, Mão-de-Obra e Material. A Figura 6 representa esquematicamente o funcionamento
desse método.
Figura 6 – Ilustração do diagrama de causa e efeito. FONTE: Pensamento e relatorio A3 –
Cytysystems. Disponível em https://www.citisystems.com.br/relatorio-a3-pensamento-
a3/; Acesso em 10 de Outubro de 2016.
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O método A3 é baseado no diagrama escrito acima. O mesmo recebe este nome, pois deve ser
impresso em um papel de tamanho internacional de tamanho 297 x 420 mm. De forma mais
detalhada e sistematizada, este método serve para identificar um problema e estabelecer
contramedidas para solucionar. Abaixo será descrita de forma detalhada a problemática presente no
setor.
4.3.2 Problemática – Redução da não qualidade fora de cor e degradê
Na confecção de tecidos, os maiores problemas e desafios encontrados dizem respeito aos
defeitos relacionados à cor, isto é, a tonalidade requerida pelo cliente algumas vezes diverge do que é
produzido, chamadas de tonalidade fora de cor e degradê. Dizemos, então, que este produto está fora
de qualidade. Buscando sempre a excelência na confecção, o controle de qualidade é muito
importante para manter os artigos produzidos de acordo com a exigência do cliente. Para isso, é
muito importante descobrir onde estão os maiores defeitos e identificar, também, as suas causas,
para, desse modo, poder atuar sobre os mesmos. O maior problema enfrentado pela empresa é
decorrente das seguintes classes de não qualidade:
Primeira Codificada (1A): Para controle de qualidade da produção, existe uma central que permite
o acesso dos colaboradores da empresa ao percentual de defeitos encontrados diariamente nos artigos
produzidos. Para maior organização, estes defeitos são classificados em códigos, e a classe de não
qualidade “1A” abrange os defeitos mais decorrentes, que são os de código 110 – Fora de Cor, 111 –
Tonalidade Degradê, 130 – Fora de Cor - FC e 131- Tonalidade degradê forte – FC.
Segunda Qualidade (2Q): Decorrente de manchas no tecido não muito perceptíveis, muitas vezes
provocadas por uma marcha lenta da máquina.
Terceira Qualidade (3Q): Decorrente de manchas mais perceptíveis no tecido, muitas vezes
provocadas por uma parada de máquina no decorrer da produção de um artigo.
Peça Média (PM): A peça média ocorre quando há o corte da parte do tecido que ficou fora de
qualidade, e há a junção das partes sem manchas ou defeitos de cor. É uma peça sem defeitos
aparentes, mas que não pode ser considerada de primeira qualidade para o consumidor.
Abaixo, na Tabela 2, é mostrado o controle diário dos defeitos descritos acima.
QUALIDADE DO ÍNDIGO
DIA 1ª Qualidade 1A 2ªQ 3ªQ PM TOTAL NÃO
QUALIDADE TIN.IND.
3/Nov 94,23 0,41 0,00 0,42 1,09 1,92
ACUMULADO 92,75 0,90 0,20 0,27 1,83 3,20
METAS 2016 92,50 1,92 0,53 0,37 0,38 3,20
DIFERENÇA 0,25 1,02 0,33 0,10 -1,45 0,00
UNIDADE % % % % % %
Tabela 2 – Controle de Qualidade do Setor.
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Foi identificado no mês de julho de 2016 que a porcentagem dos artigos que estavam com não
qualidade fora de cor e degradê estava acima de um valor satisfatório. Desse modo, foi elaborado o
A3 com o objetivo de reduzir o percentual de não qualidade fora de cor e degradê de 1,81% para
1,72%, situação considerada ideal. No entanto, para alcançar esse objetivo foi necessário investigar
melhor e estratificar esse problema, para só assim poder identificar as causas realmente diretas.
Nessa investigação, foi constatado que o principal defeito relacionado à “Primeira
Codificada” era o defeito de código 110, com 65 % de ocorrência dentre os quatro códigos. Em
seguida, também foi constatado que as maiores incidências decorriam da máquina Índigo 1, e que a
principal causa desses defeitos decorriam de defeitos elétricos, com 34,75% de todas as ocorrências.
Dentro dos defeitos elétricos, os problemas com sistema de medição de pH (do fixador e do corante
índigo) eram os maiores. No caso, os problemas surgiam por falhas dos eletrodos imersos nas caixas
da máquina, ou por falha nas dosagens de soda.
De posse desses dados, fica mais fácil estabelecer ações diretas para resolução dos problemas.
As ações são propostas por todos os colaboradores envolvidos no processo e que conhecem os
problemas na prática, desde operadores de máquina, técnicos de manutenção, supervisores do setor,
laboratoristas e estagiários do laboratório.
Abaixo, na Figura 7, segue a demonstração de como é feita a estratificação do problema.
Figura 7 – Estratificação do problema – A3.
Em suma, os problemas que causavam interferência direta neste problema principal foram
identificados por toda a equipe como sendo:
Método: Falta de rotina de manutenção preventiva nas válvulas de dosagens de ácido/soda;
Falha na dosagem por obstrução com sujeiras;
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Máquina: Falta de controle da vida útil dos eletrodos da máquina;
Leitura divergente do pH (entre real e supervisório);
Mão de Obra: Procedimento de configuração de pH mal executado;
Dificuldade em corretivas de manutenção de válvulas (falta de conhecimento para correção das
válvulas);
As principais ações propostas para resolução desses problemas foram as seguintes:
Método: Implementação de uma manutenção preventiva das válvulas de dosagens de ácido/soda;
Implementação de um método de limpeza automática das tubulações após confecções de banhos para
tingimento;
Máquina: Monitoramento das datas de calibrações dos eletrodos das caixas das máquinas;
Implementação de um suporte adequado para colocar uma solução de KCl, na qual o eletrodo deverá
estar imerso quando não estiver imerso no banho de tingimento;
Mão de Obra: Solicitação de treinamento técnico sobre controle de pH para os eletricistas;
Solicitação de treinamento técnico para os eletricistas sobre correção das válvulas de controle de
dosagens.
Foram estabelecidos prazos para execução e término das ações, bem como realizadas
auditorias para checar se ações periódicas (como manutenções preventivas) estavam sendo
devidamente executadas. Com tais ações efetivadas, é possível reduzir significativamente o problema
de controle do pH do banho de tingimento, e, consequentemente, reduzir o percentual de defeitos
relacionados à cor. O monitoramento desse percentual foi feito semanalmente, e o Gráfico 1 mostra o
controle mensal do mesmo.
Gráfico 1 – Controle mensal da não qualidade total e não qualidade relacionada à cor.
4.4 Relatórios de acompanhamento e controle da produção
Os relatórios para acompanhamento de eficiência, controle de produção, apontamentos de
ocorrências mecânicas e elétricas nas máquinas, paradas de máquina não programadas, e etc. são de
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extrema importância para um gerenciamento eficaz do setor, e fazem parte das atividades rotineiras.
Os relatórios são feitos de maneira objetiva, de forma a facilitar o repasse dessas informações para os
supervisores e chefes de setor. Abaixo serão resumidamente explicados os principais relatórios feitos
diariamente.
4.4.1 Quadro de gestão à vista / Acompanhamento do Índigo
Estes relatórios dizem respeito à alimentação de planilhas que mostram como foi o
andamento do setor no dia anterior e no fechamento do mês, no que diz respeito à porcentagem de
peças de primeira qualidade que foram produzidas e porcentagem de peças fora de qualidade. Além
disso, mostram também a quantidade de rupturas de fios que ocorrem a cada cem mil batidas no tear
(no momento da tecelagem), as paradas de máquina devido a algum problema técnico ou da
operação, além do rendimento diário das duas máquinas de Índigo.
Todos esses dados são coletados numa central de dados na qual os colaboradores ligados à
produção tem acesso.
Abaixo, na Figura 8, segue um exemplo da planilha de Acompanhamento do Índigo.
Figura 8 – Acompanhamento do Índigo.
4.4.2 Livro de Ocorrências
O livro de ocorrências é feito diariamente, e indica todas as ocorrências relacionadas à
manutenção e produção que ocorreram no dia anterior. Paradas de máquina relacionadas a defeitos
elétricos, defeitos mecânicos, falha de operadores, falha dos laboratoristas, dentre outros, estão
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inclusos nessa relação de ocorrências, que devem ser reunidas e enviadas para os responsáveis da
manutenção, bem como para os supervisores, para que, junto a eles, a atenção se volte para os pontos
mais falhos.
4.4.3 Perdas de eficiência devido a defeitos mecânicos e elétricos
Este relatório deve ser feito semanalmente, e tem como objetivo indicar a porcentagem de
perdas na eficiência do setor, causada por defeitos mecânicos e elétricos. Os dados são coletados no
SGT (Sistema de Gestão Têxtil), que permite o acesso aos dados deste tipo. O relatório deve conter
as metas referentes à quantidade máxima de perdas permitida, bem como os gráficos indicando o
comportamento dos últimos meses. Deve ser enviado aos responsáveis da manutenção, assim como
para supervisores e chefe do setor.
Segue abaixo o Gráfico 2, presente no relatório de perdas de produção devido a defeitos
mecânicos.
Gráfico 2 – Perdas na produção devido aos defeitos mecânicos.
4.4.4 Acompanhamento do setor por turno
Como geralmente ocorre nas indústrias, o regime de trabalho da produção ocorre por turnos,
sendo divididos em turno A (manhã), turno B (tarde) e turno C (noite). O acompanhamento da
produção por turnos é muito importante para identificar o período em que ocorrem mais problemas e
defeitos referentes à não qualidade, e, assim, poder melhor investigar esses problemas junto ao
supervisor responsável de cada turno.
Este relatório é feito levando-se em conta a metragem de artigos fora de qualidade produzida
em cada turno, e elaborando um gráfico que indica a “não qualidade” presente em cada período do
dia. Além da não qualidade, as paradas de máquina também devem ser investigadas por turno, uma
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vez que mostram em que período existem as maiores ocorrências, e, desse modo, fazer um melhor
trabalho voltado para aquele turno.
Os Gráficos 3 e 4 estão contidos no relatório, e representam essa comparação.
Gráfico 3 – Não qualidade do setor estratificada por turno.
Gráfico 4 – Quantidade de paradas de máquina estratificada por turno.
4.4.5 Acompanhamento de nuances dos artigos produzidos
O seguinte relatório consiste em verificar a tonalidade das nuances dos artigos que são
produzidos. Deve ser feito semanalmente, com o intuito de monitorar se algum artigo esta sendo
produzido com a coloração fora do seu padrão normal. Os dados referentes às porcentagens dos tipos
de coloração encontradas em cada artigo são encontrados na central de dados de qualidade, já citada
anteriormente. A partir desses dados e de uma tabela padrão na qual se encontra a tonalidade
requerida para cada artigo, é possível verificar se algum está com uma tendência de coloração
diferente da normal e, caso haja alguma divergência, o supervisor deve ser contatado para decidir se
deverá ser feito algum ajuste na receita padrão.
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4.4.6 Eficiência dos testes realizados no laboratório
O laboratório também deve ser monitorado no que diz respeito aos testes feitos pelos
laboratoristas. Algumas vezes, os testes podem ter resultados fora da faixa esperada por algum erro
ou divergência na execução do procedimento correto. Desse modo, é feito um levantamento de todos
os testes realizados pelos laboratoristas da empresa, verificando quais deles se encontram fora da
faixa aceitável. Caso algum laboratorista tenha autoria de muitos testes fora do padrão, muito mais
do que outros, é preciso fazer um acompanhamento e verificar se os procedimentos estão sendo
devidamente feitos por ele. Além do acompanhamento dos testes, a não qualidade por turno também
influencia o grau de “eficiência” dos laboratoristas, uma vez que os mesmos também trabalham por
turno, e a eficiência dos testes feitos pode resultar diretamente na qualidade dos artigos produzidos.
4.5 Controle dos 5S
A metodologia 5S tem sido desenvolvida em muitas indústrias e empresas de forma muito
eficaz, e consiste numa ferramenta baseada em ideias simples, mas que podem trazer grandes
benefícios para as empresas.
O conceito de 5S possui como base as cinco palavras japonesas cujas iniciais formam o nome
do método. As palavras são Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu e Shitsuke, e, migrando para o português,
foram traduzidas como “sensos”, visando não descaracterizar a nomenclatura do método. Dessa
forma, temos (respectivamente com os nomes em japonês): senso de utilização, senso de
organização, senso de limpeza, senso de saúde e senso de autodisciplina.
1. Senso de Utilização: Deve-se descartar ou realocar tudo aquilo considerado dispensável
para realização das atividades, o que resulta em ganho de espaço e de tempo na realização
das tarefas, facilidade de limpeza e melhor controle de estoque.
2. Senso de Organização: Destaca a importância de se ter todas as coisas disponíveis de
maneira que possam ser acessadas e utilizadas imediatamente. Para isso, devem ser
estabelecidos padrões e utilizar ferramentas simples como etiquetas, por exemplo. Tudo
estando no seu local de especifico, perto do local de uso, irá gerar um grande ganho de
tempo, além da redução de pontos inseguros.
3. Senso de Limpeza: Como o próprio nome já diz, é muito importante manter a limpeza e
higiene do local, eliminando sujeiras, resíduos ou mesmo objetos estranhos ou
desnecessários ao ambiente. Isso garante um ambiente saudável e agradável de trabalhar,
além da redução da possibilidade de acidentes.
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4. Senso de Saúde: É muito importante que seja verificado o estado dos banheiros,
refeitórios, salas de trabalho, ou qualquer outro ambientem que possam conter
irregularidades as quais afetam a saúde dos colaboradores, como por exemplo, problemas
ergonômicos, de iluminação, ventilação. No caso do laboratório químico, trabalhar com
toda a segurança necessária com o manuseio de produtos perigosos é de fundamental
importância. Este senso traz muitas melhorias de áreas comuns, bem como melhoria nas
condições de segurança.
5. Senso de Autodisciplina: Pode ser definido como o comprometimento pessoal para com
todos os sensos anteriores, e depende dos padrões éticos e morais de cada indivíduo. Os
benefícios estão relacionados com todos os outros.
Este programa de qualidade tem auxiliado a empresa no processo de melhoria contínua dos
produtos e serviços.
A realização do controle e monitoramento do método é desenvolvida juntamente com o
instrutor de treinamentos do setor, onde são feitas rondas de checagem dos ambientes, buscando
identificar as não conformidades. Uma vez encontradas, devem ser feitas fotos destas não
conformidades, e elaborar um documento com as mesmas, separando por ambientes do setor.
Após isso, com a ajuda de todos os colaboradores do setor, é posto em prática um plano de
ação, o qual estabelece contramedidas, pessoas responsáveis, além de prazos e procedimentos, com o
objetivo de extinguir tudo que não está conforme o padrão de limpeza, organização, saúde, utilização
e autodisciplina.
4.6 Projeto de Melhoria Para o Setor
Uma problemática presente no setor está relacionada com um tanque de mistura onde é feita
uma solução de hidrossulfito de sódio, soda cáustica e água. Esta solução é utilizada junto do corante
índigo no proceso de tingimento, com a finalidade da redução do corante, como já citado
anteriormente. Para poder ser misturada ao corante, esta solução deve estar a uma temperatura de
9°C e, para isso, existe uma circulação de água gelada na parede interna do tanque (o sistema é como
um tanque encamisado por outro, circulando água entre eles). Em outras palavras, o sistema funciona
como um trocador de calor, de tal forma que a água gelada trocará calor com a parede do tanque,
diminuindo a temperatura da solução. Esta água gelada que circula ao redor do tanque vem de uma
tubulação cilíndrica que sai de uma estação de refrigeração de água, com uma temperatura em torno
de 9°C.
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A água, no entanto, estava chegando ao tanque a uma temperatura de mais ou menos 16°C,
superior à desejada, devido a um grande ganho de calor e gerando atrasos na refrigeração do banho e,
consequentemente, atrasos na produção. Desse modo, o projeto de melhoria consistiu em uma
otimização desse sistema, mais especificadamente, na escolha de um isolante mais eficaz para a
tubulação que traz a água gelada até o tanque (bem como a determinação de sua espessura ótima), de
forma a minimizar o máximo possível o ganho de calor existente, uma vez que a estação de
refrigeração de água fica relativamente distante do setor, e ao ar livre.
Antes de iniciar os cálculos de ganho de calor e escolha do isolante, é importante iniciar uma
breve fundamentação teórica sobre a transferência de calor e os seus mecanismos.
4.6.1 Fundamentação Teórica
A energia térmica (ou calor) pode ser considerada como a fração da energia interna de um
corpo que pode ser transferida devido a uma diferença de temperatura. Esta fração é composta pelas
formas de energia microscópicas de energia sensível e energia latente. Por exemplo, um corpo
colocado em um meio a uma temperatura diferente da que possui, recebe ou perde energia,
aumentando ou diminuindo a sua energia térmica, e este processo de transferência de energia “para o
corpo”, ou “do corpo” é conhecida como Transferência de Calor. Não ocorrendo mudança no estado
físico, a variação de energia interna sofrida por um corpo é igual ao calor transferido (Q), conforme a
equação abaixo:
Q = m.cp. ΔT (Eq.1)
Onde m representa a massa do corpo (em kg), ΔT (em K) representa a variação de
temperatura, e cp (J/kg.K) representa o calor específico do corpo. Desse modo, o calor transferido é
dado em Joules (J).
Essa transferência pode ocorrer por mecanismos de condução, convecção e/ou radiação, como
veremos a seguir.
1. Transferência de calor por condução
O mecanismo da condução de calor esta associado à transferência de calor efetuada a nível
molecular, por transferência de energia sensível. As partículas mais energéticas (que se encontram na
região de maior temperatura) transferem parte da sua energia vibracional, rotacional e translacional
por contato direto com outras partículas ditas menos energéticas. A lei fundamental que descreve a
condução térmica é a Lei de Fourier, que diz que a quantidade de calor fornecida (na direção x) é
proporcional à área de transferência perpendicular ao fluxo de calor e ao gradiente de temperatura
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(dT/dx). A constante de proporcionalidade é denominada condutividade térmica, K (W/m.K). Desse
modo, teremos:
Qcond=-K.A.dT/dX (Eq.2)
2. Transferência de calor por convecção
Esta transferência ocorre geralmente de forma simultânea com o mecanismo de condução
sendo ainda mais eficaz que esta última. O princípio se dá quando a diferença de temperatura de dois
meios gera diferença de densidade no seio do fluido que pode ser suficiente para induzir um
movimento ascendente do fluido mais quente (sob a ação da gravidade). De forma geral, a convecção
de calor é definida associando-se o fenômeno da condução e o de transferência de calor em presença
de movimento macroscópico do fluido. O modelo que descreve este mecanismo é definido pela
equação abaixo:
Qconv=h.A.(Ts-T∞) (Eq. 3)
Onde h é o coeficiente de convecção (W/m2.K), A é a área de transferência de calor
perpendicular ao fluxo (m2), Ts (K) é a temperatura de uma superfície e T∞ (K) a temperatura do
fluido que a envolve, estando mais frio.
3. Transferência de calor por radiação
A radiação térmica resulta da emissão de ondas eletromagnéticas por alteração na
configuração eletrônica de átomos e moléculas. Qualquer corpo com uma temperatura superior a 0 K
é capaz de emitir energia radiante. A transferência de calor por este mecanismo é dada pela Lei de
Stefan-Boltzmann:
QRad=σ. ε.A.Ts4 (Eq.4)
Sendo σ=5,67×10-8 W.m-2.K-4 a constante de Stefan-Boltzmann, ε, a emissividade da superfície
emissora (0<ε≤1), A, a sua área (m2) e Ts a sua temperatura absoluta (K).
4.6.2 Cálculo da taxa de calor absorvida com o isolante atual
No nosso caso, precisamos avaliar a troca de calor em uma tubulação cilíndrica. A figura
9 abaixo representa o corte da secção da tubulação recoberta por uma camada de isolamento:
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Figura 9 – Representação do corte da tubulação. Autoria própria.
Onde:
1- Região no interior do tubo onde se encontra o fluido (água) frio
2- Face interna da parede do tubo
3- Face externa da parede do tubo e superfície interna do isolamento
4- Superfície externa do isolamento
5- Região externa da tubulação (onde circula ar)
A partir da figura 9, podemos representar de forma genérica a transferência de calor que
ocorre na tubulação pelos mecanismos de convecção e condução, a partir do esquema seguinte, no
qual R representa as devidas resistências à convecção e condução, Q, a taxa de calor transferida, e T
as temperaturas em cada região. O fluxo de calor, neste caso, está se dando em série.
Figura 10 – Representação da transferência de calor pelas resistências térmicas. Autoria própria.
Desse modo, podemos afirmar que na região 1-2 está ocorrendo o mecanismo de
convecção, nas regiões 2-3 e 3-4 está ocorrendo o mecanismo de condução e na região 4-5 está
ocorrendo o mecanismo de convecção/radiação.
Nas equações que seguir-se-ão, empregaremos as seguintes simbologias:
r- Raio (m)
T- Temperatura (K)
K – Condutividade Térmica (W/m.K)
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L – Comprimento da tubulação (m)
Q – Taxa de transferência de calor (W)
har – Coeficiente de convecção do ar (W/m2.K)
Para realização do projeto, foram coletados os seguintes dados:
Comprimento da tubulação: 160 m;
Diâmetro da tubulação: 1.1/4” (r2=0,0335m, r3=0,0375m);
Material da tubulação: Aço carbono
Temperatura de saída da água: 9°C (282,15 K);
Temperatura de chegada da água: 16°C (289,15 K);
Espessura do isolante utilizado: 2,8 cm (r4=0,0655 m);
Tipo do isolante: Isopor – Poliestireno (Cujo K é igual a 0,035 W/m.K, segundo o documento
Tabela de condutividade térmica de materiais de construção, Protolab. Disponível em
http://www.protolab.com.br/Tabela-Condutividade-Material-Construcao.htm);
Vazão da água dentro da tubulação: 200 l/min;
Temperatura ambiente (T5): 33,5°C
Temperatura na parede do isolante (T4): 32°C
Para efetuar os cálculos, foram feitas algumas considerações:
- Consideramos o fluxo de calor exclusivamente na direção radial e um estado estacionário;
- Calculando-se o número de Reynolds para determinar o regime de escoamento do fluido no interior
da tubulação, foi determinado um regime turbulento (Re=59782,455). Considerando o regime
turbulento, a espessura relativamente fina da tubulação e a alta condutividade térmica do aço
carbono, podemos fazer a consideração de que a temperatura na parede externa da tubulação é igual à
temperatura no interior da mesma.
- A temperatura do fluido no interior (T1) do tubo será igual à média logarítmica das temperaturas
inicial e final da água (9°C e 16°C):
ΔTln= (16-9)/ln(16/9) =12,16°C (Eq.5)
De acordo com as considerações feitas acima, utilizando o Método das resistências
térmicas, os mecanismos de transferência de calor foram calculados abaixo, se resumindo às
seguintes regiões:
1. Condução, ocorrendo pela parede tubo à superfície externa do isolante, representada pelo
seguinte modelo:
Qcond (W) = - K.2.π.r.L.dT/dR Qcond (W) = 2.π.L.K(T4-T1)/ln(r4/r3) (Eq.6)
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Sabendo-se que:
Q= ΔT/Resistência (Eq.7)
Temos:
Rcond (K/W)=ln(r4/r3)/2.π.K.L (Eq.8)
Em que Rcond corresponde à resistência onde há o mecanismo de condução.
2. Convecção/Radiação, ocorrendo através do ar que circula ao redor da tubulação:
Qconv (W)=har.2.π.r4.L.(T5-T4) (Eq.9)
Combinando-se as equações 7 e 9, temos:
Rconv (K/W)=1/2.π. r4.L.har (Eq.10)
Em que Rconv corresponde à resistência onde há o mecanismo de convecção e radiação. A radiação
estará inclusa no coeficiente de convecção do ar (har).
Considerando que os fluxos de calor por condução e por convecção são iguais, visto que o
calor está sendo transferido em série, igualando-se as equações 6 e 9 é possível encontrar o
coeficiente de convecção do ar (har), uma vez que todos os outros dados são conhecidos. Teremos,
dessa forma:
2.π.L.K.(T4-T1)/ln(r4/r3) = har.2.π. r4.L.(T5-T4)
har = 12,46 W/m2.K
De posse desse dado, podemos calcular as resistências por condução e convecção, a partir das
equações 8 e 10:
Rcond=ln(r4/r3)/2.π.K.L = 0,0159 K/W
Rconv=1/2.π.r.L.har = 0,001218 K/W
Sabendo-se que a resistência total será dada pela soma das duas resistências calculadas acima, temos:
Rtotal =0,0159 + 0,001218 = 0,01707 K/W
Por fim, pela equação 7, calculamos a taxa de transferência de calor total absorvida pelo fluido frio:
Qtotal= ΔTtotal/ Rtotal = 1231,15 W.
Onde ΔTtotal será igual a T5-T1, isto é, a temperatura ambiente menos a temperatura do fluido.
3.7.2 Cálculo da taxa de calor absorvida com o novo isolante
A partir de agora, vamos fixar como condição desejada uma variação de temperatura da
água de apenas 2°C, isto é, para que a água chegue até o tanque com uma temperatura de 11°C.
Como novo isolante, foi escolhido o poliuretano, que possui um coeficiente de
condutividade térmica menor do que o isopor (0,02 W/m.K) e um custo razoavelmente acessível.
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Com esses novos dados estabelecidos, os mesmos cálculos anteriores foram repetidos para sucessivas
espessuras do novo isolante. Desse modo, foram encontradas diferentes taxas de transferência de
calor absorvidas pelo fluido frio.
O Gráfico 5 abaixo descreve o comportamento da taxa de transferência de calor à medida
que aumentamos a espessura do isolante:
Gráfico 5 – Calor absorvido x Espessura do novo isolante
Como era de se esperar, podemos observar que à medida que aumentamos a espessura do
isolante o calor absorvido diminui. Entretanto, a partir de aproximadamente 40 mm, o calor
absorvido é praticamente constante, e a adição de uma espessura maior de isolante seria considerada
inútil, apenas gerando maiores gastos. Para uma espessura do isolante de 40 mm, a nova taxa de
transferência de calor será de 632,86 W, gerando uma redução de 48,66% da energia incialmente
absorvida. No entanto, precisamos avaliar os custos relativos à instalação desse novo isolamento, o
que será abordado no próximo item.
4.6.3 Análise dos Custos
Antes de fazer uma análise dos custos do isolamento, faremos uma análise do custo devido ao
calor que é absorvido pela água fria.
Sabemos que, para ter uma variação de temperatura mínima, o calor absorvido pela água deve
ser mínimo. Para isso, a empresa, teoricamente, deveria compensar o calor absorvido “retirando-o”
da água, ou seja, resfriando ainda mais o fluido. Desse modo, considerando a situação atual existente
na empresa, sabendo-se que a taxa de calor que está sendo absorvida é de 1231,15W, podemos
calcular quanto esta taxa significa, como custo, à empresa.
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A partir de dados fornecidos pela ANEEL – Associação Nacional de Energia Elétrica, no Rio
Grande do Norte, o KWh de energia custa R$ 0,5452. Temos então que em uma hora o custo seria
de:
Custo em uma hora = (1231,15/1000)*0,5452 = R$ 0,6712.
Fazendo-se o custo para um mês, considerando que um mês tem 720 horas, temos:
Custo em um mês = 0,6712*720= R$ 483,00.
Este é, teoricamente, o custo mensal que a empresa deve ter para compensar o ganho de
calor pelo fluido frio.
De maneira similar, estes cálculos foram feitos para cada espessura do novo isolante
anteriormente considerada, de modo a calcular os diferentes custos mensais para as diferentes
espessuras do isolamento. Obtivemos, então, o seguinte gráfico:
Gráfico 6 – Espessura do novo isolante x Custo do calor
Faremos agora, uma análise do custo do isolamento. Em consulta ao site de comércio
online Mercado Livre, foi verificado que o preço da chapa de Poliuretano esta custando em média R$
0,464/mm/m. Para um comprimento da tubulação de 160m, o cálculo do investimento com o isolante
será feito multiplicando-se a espessura do mesmo pelo seu comprimento (160m) e pelo fator
monetário (0,464). Uma vez realizados estes cálculos, foi feito o gráfico abaixo, que mostra o custo
do isolamento em função da sua espessura:
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Gráfico 7 – Custo do isolamento em função da sua espessura
Em um terceiro momento, foram realizados os cálculos para se determinar o tempo de
amortecimento, isto é, o tempo para que a empresa recupere o capital investido com o novo
isolamento. Para cada espessura do novo isolante, foi determinada a economia feita por mês,
subtraindo o gasto mensal atual com o ganho de calor (R$ 483,00) pelo novo gasto mensal com o
ganho de calor utilizando o novo isolamento. Feito isso, dividindo-se o custo do isolamento (para
cada espessura) pela economia mensal (para cada espessura), podemos encontrar a quantidade de
meses necessários para reembolso do capital. O gráfico abaixo representa o comportamento do
tempo de reembolso em função da espessura do novo isolante:
Gráfico 8 – Tempo para reembolso em função da espessura do isolamento
Analisando-se o gráfico acima, é possível perceber que o mesmo passa por um ponto mínimo na
espessura de 32 mm (com tempo de reembolso de 12 meses), e que a partir deste ponto o tempo para
reembolso é maior, pois, como já citado, a partir de uma determinada espessura a eficiência do
isolante é constante, gerando apenas maiores gastos. Desse modo, consideraremos como espessura
ótima do isolante, 32mm ou 3,2 cm. O calor absorvido para esta espessura é de 738,22W, gerando
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uma redução de 40,0% da energia inicialmente absorvida. O investimento inicial com esta espessura
de isolante é de R$ 2375,00.
4.6.4 Outra sugestão para otimização
Tendo em vista que a água utilizada dentro do tanque, misturada com o hidrossulfito de sódio
e a soda sáustica é uma água à temperatura ambiente, outra melhoria proposta seria substituir esta
água por aquela que vem da central de refrigeração. Ou seja, utilizar a própria água gelada na
confecção do banho, fazendo uma modificação no jogo de válvulas e tubulações que levam até o
tanque.
Esta ação, além diminuir consideravelmente o tempo que o banho leva para resfriar, é mais
simples, com custo zero, e ainda traria um benefício no que diz respeito à economia de água e
redução de impactos ambientais, uma vez que toda a água utilizada para trocar calor com o tanque
não é reutilizada, indo diretamente para a estação de tratamento de esgoto da empresa (ETE).
Ambos os projetos estão em fase de análise pelos supervisores, para serem, então, postos em
prática.
5. IDENTIFICACÃO DOS CONTEÚDOS
Iremos agora analisar e correlacioar as atividades desenvolvidas no estágio com os conteúdos
estudados no currículo do curso de Engenharia Química. Esta análise é de extrema importância, pois,
desse modo, é possível confirmar que a teoria foi aliada à prática e o estágio pode ser, assim,
considerado eficiente.
Os conteúdos identificados no decorrer das atividades desenvolvidas serão abaixo identificados
e resumidamente explicados.
1. Química Analítica: A disciplina de Química Analítica foi utilizada no laboratório químico,
com os conceitos de titulação, definição de ácido-base e pH, conceito de solução padrão,
preparo de soluções, cálculo de concentração para diferentes volumes, conceito de
espectrofotometria.
2. Química Analítica Experimental: Semelhantemente, esta disciplina foi utilizada no
laboratório químico, aplicando na prática os conceitos acima, como por exemplo, o preparo
de solução padrão, utilização de um espectrofotômetro e pHmetro, realização de titulações,
etc.
3. Qualidade e Segurança na Indústria Química: Esta disciplina pode ser muito bem
correlacionada diariamente nas atividades rotineiras, para quais são necessários todos os
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aparelhos de segurança como: máscara, protetor auricular, bata e etc. Além disso, os cuidados
necessários para manter a qualidade dos artigos e o programa 5S podem ser inclusos como
aplicação dessa disciplina.
4. Operações Unitárias: Esta disciplina pôde ser analisada e aplicada na análise e
acompanhamento de um tanque misturador / trocador de calor presentes no setor.
5. Transferência de Calor: A disciplina de Transferência de Calor pôde ser aplicada estudando
os ganhos de calor em uma tubulação que leva água gelada para um sistema de refrigeração.
Esse estudo foi feito com a finalidade de escolher um isolante que minimizasse o ganho de
calor, otimizando, assim, esse sistema de refrigeração.
6. Gestão Tecnológica e Econômica: A realização de relatórios diários referentes à qualidade
dos artigos produzidos, defeitos que geram peças fora de qualidade, desenvolvimento do
método A3, diagrama de gantt, dentre outros, podem ser considerados aplicações da teoria
estudada sobre gestão de um processo.
7. Instrumentação na Indústria Química: A disciplina de Instrumentação foi muito vista no
dia-a-dia da fábrica, principalmente no que diz respeito ao acompanhamento da manutenção
mecânica e elétrica. Problemas com válvulas, termômetros presentes nas caixas de tingimento
e tubulações, medidores de vazão e pressão, eletrodos para medição de pH nas caixas de
tingimento são alguns dos instrumentos que foram discutidos e analisados junto à equipe de
manutenção, em reuniões que ocorriam semanalmente, bem como na rotina da fábrica.
8. Termodinâmica dos Processos: A disciplina de Termodinâmica dos Processos foi estudada
e aplicada na prática analisando-se bombas que existe no setor, uma atividade considerada
atípica (o que justifica o fato de não ter sido descrita no tópico de atividades realizadas). Foi
realizado o estudo de determinação de eficiência de uma bomba que auxilia na transferência
do banho de corante de uma máquina para outra, bem como a vazão, com o intuito de avaliar
o tempo necessário para transferir todo o banho de corante de uma máquina para outra.
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6. AVALIAÇÃO DE FORMAÇÃO
Para exercer as demandas exigidas pelo estágio, a formação do curso de Engenharia Química
foi fundamental, uma vez que me permitiu adquirir conhecimentos de forma muito abrangente e não
apenas específica. Essa visão global permitiu que o trabalho fosse desenvolvido na indústria têxtil
que, mesmo não tendo a química como processo principal, tem muitas particularidades vistas na
engenharia química. Conhecida também como Engenharia de Processos, permite a atuação de seus
profissionais na maioria dos processos industriais como, no caso, o processo de fabricação de
tecidos.
Como já visto no tópico anterior, as disciplinas estudadas no âmbito acadêmico foram muito
condizentes com a realidade industrial, e este fato gera grande estímulo no que diz respeito aos
estudos, pois, saber que o seu conhecimento pode acarretar em melhorias, é demasiadamente
gratificante.
É importante ressaltar que o estágio teve duração de apenas três meses, tempo relativamente
curto. Desse modo, acredito que, se passado maior tempo, haverá muitas outras correlações a serem
feitas com a prática.
Como avaliação pessoal, principalmente por ter vivenciado a experiência extremamente
positiva que é aliar o conhecimento à prática, acredito que seria de sumo engrandecimento para os
alunos de engenharia química que a grade do curso exigisse um tempo maior de estágio curricular
obrigatório, e, além disso, que a coordenação oferecesse um suporte maior tanto na procura do
estágio, assim como na organização de uma grade que disponibilizasse maior tempo ao aluno para
realização do mesmo, pois, como já citado, acredito que a prática é de fundamental importancia para
fixar os conhecimentos adquiridos.
De modo geral, avalio como positiva e satisfatória a formação do curso.
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7. AVALIAÇÃO DO RETORNO
A realização do estágio trouxe um retorno muito significativo tanto para o âmbito profissional
como para o pessoal. A vivência diária no ambiente fabril trouxe muito conhecimento prático, o qual
engrandeceu o conhecimento teórico adquirido no curso, uma vez que na realidade prática industrial
a teoria se torna muito mais complexa. É necessário lidar com perdas, problemas de manutenções,
erros de operadores, etc. Tudo isso gera uma bagagem muito grande de experiência que, sem
duvidas, será muito útil durante toda a minha trajetória profissional.
Do ponto de vista pessoal, o relacionamento interpessoal com outros funcionários foi de
grande valia. Lidar com colaboradores como os operadores, laboratoristas e supervisores aprimorou
muito a minha perspectiva sobre o que é trabalhar com outras pessoas, e me deu a certeza de que
todas as pessoas, por mais simples que sejam as tarefas que exerçam, têm algo a ensinar e repassar.
Exercer cargos os quais exigiam a cobrança de outros funcionários também me proporcionou ter
noções de liderança, o que é extremamente gratificante. A vivência com todos os outros
colaboradores engrandeceu muito a minha visão geral sobre o processo e sobre trabalhar com uma
equipe.
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8. CONCLUSÃO GERAL
O trabalho de um profissional no setor secundário, isto é, na indústria, é considerado crucial
para a garantia da qualidade do produto final que encontramos no comércio. Todos os cuidados com
o controle de qualidade durante o processo devem ser tomados desde a recepção da matéria prima, da
fiscalização de qualquer imprecisão ou divergência no processo, até a entrega do produto ao destino
final.
Neste ponto, a atuação de um engenheiro químico, pode ser considerada fundamental, uma
vez que este profissional possui uma capacitação muito abrangente acerca de diversos setores
industriais podendo atuar não apenas no controle da qualidade do processo, mas também oferecendo
melhorias para o mesmo, de forma a otimizar a produção e reduzir custos.
O presente estágio foi de suma importância para a minha formação acadêmica, me
possibilitando agregar conhecimentos práticos e relacioná-los à teoria vista durante o curso. Além
disso, o engrandecimento como profissional no que diz respeito a trabalhar em equipe e a entender o
funcionamento e logística de uma empresa conceituada, foi demasiadamente gratificante.
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9. REFERÊNCIAS
Econtinentes - O corante indigo. Disponível em http://ecotintes.com/pt-
br/content/corante-indigo, Acessado em 4 de outubro de 2016.
Anil, o corante. Disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/Anil_(corante); Acesso
em 4 de outubro de 2016.
NORBERT, Welsch: Indigo. In: Römpp Chemie-Lexikon, Thieme Verlag, Stand März 2006.
FERREIRA, Fernando. INDIGO: Tecnologias, Processo, Tingimento e Acabamento.
O que é um A3 – método para solução de problemas – LEANTI. Disponível em
http://www.leanti.com.br/conceitos/7/O-que-e-um-A3-%E2%80%93-metodo-para-
solucao-de-problemas.aspx. Acesso em 10 de outubro de 2016.
Pensamento e relatorio A3 – Cytysystems. Disponível em
https://www.citisystems.com.br/relatorio-a3-pensamento-a3/; Acesso em 10 de
Outubro de 2016.
Noções de isolamento térmico de tubulações. Disponível em
http://www.paulfmilcent.net/apost%20iso%20tub%2022007.pdf; Acesso em 07 de
novembro de 2016.
Tabela de condutividade térmica de materiais de construção, Protolab. Disponível em
http://www.protolab.com.br/Tabela-Condutividade-Material-Construcao.htm; Acesso
em em 09 de novembro de 2016.
Transferência de Calor (TCL). Disponível em
http://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/f/fe/Apostila_TCL_2010_Parte_3.pdf; Acesso
em 12 de novembro de 2016.
Escoamento laminar e turbulento. Disponível em
http://www.engbrasil.eng.br/pp/mf/aula10.pdf; Acesso em 12 de novembro de 2016.