controle da produção/Iindicadores de desempenho processos/contole de maquinas e ferramentas...
APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE CONTROLE...
Transcript of APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE CONTROLE...
APLICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE
CONTROLE ESTATÍSTICO DA
QUALIDADE AO MONITORAMENTO
DA PRODUÇÃO DE ETANOL
Juliana Keiko Sagawa (UFSCAR )
Ricardo Inoue Yamada (UFSCAR )
O presente trabalho tem como objetivo apresentar a aplicação de
ferramentas de Controle Estatístico da Qualidade ao processo de
produção de etanol a partir da cana-de-açúcar. As ferramentas foram
aplicadas às etapas de Fermentação e Tratameento do Fermento em
uma usina localizada na região de Guariba, interior do estado de São
Paulo. Tais etapas apresentam alto grau de complexidade, englobando
tanto reações físicas como bioquímicas, e impactam diretamente na
eficiência da produção de Etanol. As variáveis do processo de
fermentação e de tratamento do fermento foram previamente
relacionadas e a partir de uma análise crítica e estruturada, foi
possível identificar quais etapas e variáveis necessariamente deveriam
ser monitoradas. As análises dos dados amostrais permitiram a
identificação dos índices de capabilidade do processo (Cpk). Como
contribuição, o estudo permitiu a identificação das variáveis com
maior instabilidade, o que, aliado às análises dos resultados
(Produção Total de Etanol), foi determinante para estimar os impactos
do controle para o processo, justificando assim sua aplicabilidade.
Palavras-chaves: CEP - Controle Estatístico do Processo, gráficos de
controle, gestão da qualidade, cana-de-açúcar, etanol.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
2
1.3.
1. Introdução
Ainda que, na maior parte dos países, os censos tenham apontado o declínio na taxa de
natalidade, análises recentes publicadas pelo Fundo de População das Nações Unidas,
(UNFPA) do inglês United Nations Population Fund, projetam um crescimento populacional
superior a 25% até 2.050. As estimativas apontam que a população mundial ultrapassará os
8,9 bilhões até o período.
De acordo com o Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC), do inglês
Intergovernmental Panel on Climate Change, a equação utilizada para mensurar a crescente
evolução na emissão de CO2 e seus impactos nas mudanças climáticas, como o aquecimento
global, sofre influência direta tanto das perspectivas de crescimento populacional, quanto do
incremento do produto interno bruto per capita mundial.
Em fevereiro de 2010, o bioetanol produzido no Brasil, utilizando cana-de-açúcar como
matéria prima, foi reconhecido pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos
(EPA), do inglês United States Environmental Protection Agency, como biocombustível
avançado. Após testes, comprovaram a redução na emissão de gases de efeito estufa em 61%,
em comparação com as emissões produzidas por gasolina. Este reconhecimento é concedido
aos que produzem reduções de pelo menos 50% nas emissões de gases de efeito estufa.
Segundo COSTA; A.F.B. et al. (2005), podem ser observadas grandes mudanças na gestão e
organização da produção ao longo dos últimos 60 anos, porém dois pontos merecem destaque
dentre os demais. O primeiro foi o avanço em tecnologia e o desenvolvimento tecnológico
aplicado ao gerenciamento das informações através de sistemas, que contribuiu para um
controle mais eficiente das operações. O segundo, porém não menos importante, e que
caminha paralelamente, está relacionado aos novos conceitos e métodos de gestão da
produção, que a partir da década de 80 ganharam destaque, mais especificamente com a
difusão dos conceitos de gestão da qualidade nos Estados Unidos e Japão.
Embora seu desenvolvimento tenha surgido nos anos 20, o CEP passou a ser efetivamente
aplicado em empresas ocidentais somente em meados da década de 80, quando se viram
obrigadas a melhorar o seu nível de qualidade, atendendo melhor as exigências de seus
consumidores.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
3
Segundo MARTINS (2010), muitas empresas brasileiras ainda não identificaram as vantagens
na utilização do CEP para o controle das variações em seus processos e consequentemente
maior uniformidade de seus produtos e serviços.
O trabalho a seguir sugere um modelo de aplicação de ferramentas de Controle Estatístico da
Qualidade em etapas críticas do processo de produção do Etanol de cana-de-açúcar, mais
especificamente nos processos de Fermentação e de Tratamento das leveduras utilizadas para
a fermentação alcoólica.
2. Metodologia de Pesquisa
A presente pesquisa foi desenvolvida de acordo com as seguintes etapas:
Estudo teórico e revisão bibliográfica sobre Controle Estatístico da Qualidade;
Caracterização do processo de produção de Etanol;
Seleção das variáveis mais relevantes do processo de produção de etanol;
Implantação dos Gráficos de Controle e Análise de Capacidade.
As seguintes palavras foram usadas para a pesquisa em literatura: CEP - Controle Estatístico
de Processo, Cana-de-açúcar, Etanol, Gráficos de Controle, Controle Estatístico da Qualidade.
Como sites de busca foram usados os seguintes: Scielo, Bibliotecas Virtuais (USP, Unicamp,
UFSCar) e Google Acadêmico.
Neste estudo, o pesquisador era um observador e um participante. Assim, o processo de coleta
de dados baseou-se na observação direta, reuniões com a equipe técnica responsável pelo
projeto, os documentos oficiais, cartas e conversas informais. A análise e selecção das
variáveis críticas do processo de produção foram realizadas pela equipe técnica por meio de
debate.
3. Revisão bibliográfica
Nas subseções seguintes, uma breve revisão da literatura sobre controle estatístico de
processos, gráficos de controle, análise de capacidade é apresentada, bem como a
caracterização dos processos de fermentação alcoólica.
3.1. Controle Estatístico de Processo
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
4
Segundo Oliveira (2010), o monitoramento permanente dos processos se faz necessário,
sobretudo, para a detecção da presença de causas especiais, que levam perturbação ao
processo, servindo também como balizador para a tomada de decisão.
Ainda segundo Oliveira (2010), as perturbações menores, provocadas por variações naturais
do processo, comumente provenientes de causas comuns ou aleatórias, representam
pequenos desvios que não comprometem ou são desprezíveis para o resultado.
As causas especiais, por outro lado, são perturbações maiores que podem deslocar a média de
seu alvo, como também aumentar sua dispersão. Corrigíveis, as perturbações são
normalmente oriundas de problemas ou operação anormal, ligadas em sua maioria às
condições físicas ou de projeto e deficiências em padrão de trabalho, respectivamente.
Segundo Montgomery (2004), o CEP possui uma poderosa coleção de ferramentas de
resolução de problemas que podem ser aplicadas a qualquer processo, e suas sete principais
ferramentas são: Histogramas ou ramo-e-folhas, Folha de controle, Gráfico de Pareto,
Diagrama de causa e efeito, Diagrama de concentração de defeito, Diagrama de dispersão e
Gráfico de controle.
3.2. Gráfico de controle.
Segundo Montgomery (2004), os gráficos de controle por variáveis são utilizados quando a
variável monitorada pode assumir valores numéricos, em uma escala contínua de medidas e
possibilita a identificação da existência de Causas Especiais em um processo fora de controle
estatístico. Entretanto, um ponto importante e que não pode deixar de ser mencionado é que
tais gráficos não excluem a necessidade de uma análise das Causas Especiais de variação que
estão atuando em um processo, ao contrário, eles possibilitam a realização de um diagnóstico
do processo, o qual indicará essa necessidade.
Como se sabe, os gráficos possuem três linhas horizontais que representam limites
previamente medidos ou calculados através de amostragem de uma variável aleatória. O
Limite Central (LC), ou limite médio, representa o valor médio da variável e que corresponde
também ao estado de controle. As duas outras linhas, posicionadas às extremidades do Limite
Central (LC), são: Limite Superior de Controle (LSC) e Limite Inferior de Controle (LIC),
que por sua vez representam os limites de controle entre as quais os pontos amostrais deverão
estar enquanto o processo é considerado sob controle.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
5
Segundo Montgomery (2004), nos processos onde é possível estabelecer valores pré-definidos
como referência para a média e desvio padrão, podemos utilizá-los para a construção de
gráficos e R sem a necessidade de análise de base de dados histórica para estabelecer os
valores de Média, Limite Superior de Controle e Limite Inferior de Controle. Geralmente não
conhecemos os valores da Média (µ) e do Desvio Padrão (σ), devendo estes ser estimados a
partir de amostras retiradas do processo e assim iniciar a construção dos cálculos dos limites
de controle.
Ainda segundo MONTGOMERY (2004), é necessário ter cautela quando os valores de Média
(µ) e do Desvio Padrão (σ) já são conhecidos e referenciados, pois é possível que estes
padrões não sejam realmente aplicáveis ao processo, logo, podem produzir muitos alertas de
fora de controle.
3.3. Analise da capacidade do processo
Segundo Montgomery (2004), compreendem a atividade geral de quantificar a variabilidade
de um processo, para análisar a variação em relação ao desenvolvimento das atividades
anteriores a fabricação ou mesmo as especificações do produto ao longo de seu ciclo de
produção, e assim, auxiliar na redução ou eliminação da variabilidade de seu desenvolvimento
e fabricação.
Segundo Montgomery, as análises da capacidade de um processo através de tecnicas
estatísticas são a base fundamental de um programa global de melhoria da qualidade, estando
elas relacionadas aos seguintes fatores:
Predizer se o processo é capaz de manter as tolerancias
Auxiliar elaboradores/planejadores de um produto na modificação de um processo
Auxiliar na identificação de um intervalo entre amostras para o monitoramento de um
processo
Especificar exigencias de desempenho para um equipamento novo
Selecionar entre vendedores concorrentes
Planejar o sequenciamento dos processos quando há um efeito interativo de processos
sobre as tolerâncias
Reduzir a variabilidade de um processo
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
6
Ainda segundo Montgomery (2004), a razão da capacidade de um processo (RCP),
representada pelos índices Cp e Cpk, são uma forma simples, quantitativa, de expressar a
capacidade de um processo. A magnitude de Cpk em relação a Cp é uma medida direta para
avaliar o quão fora de centro o processo está operando, levando-se em conta que, de modo
geral, se Cp = Cpk o processo está centrado no ponto médio das especificações.
O indice Cp não compreende que um processo com média µ não esteja centrada entre os
limites de especificação, assim a razão da capacidade de um processo Cpk foi criada. Por sí
só, o indice Cpk não figurou como medida adequada de centralização de um processo, sendo
assim, uma das formas utilizadas para caracterizar satisfatoriamente a centralização de um
processo consiste em, Cpk ser comparada com Cp.
Para análise e interpretação dos resultados do indice CpK foram usadas as escalas
referenciadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Classificação dos processos de acordo com o indice Cpk.
Fonte: Soares (2001)
3.4. Caracterização dos processos de fermentação alcoólica
O etanol extraído da cana-de-açúcar é obtido por via fermentativa, que consiste nos processos
bioquímicos, comuns para qualquer substrato açucarado, de transformação dos açúcares
fermentescíveis presentes na matéria-prima em álcool etílico, dióxido de carbono e glicerol,
por via metabólica.
Segundo Basso et al. (2001), a levedura Saccharomyces cerevisae, também conhecida
popularmente como; levedura de padeiro ou da cerveja é a espécie mais usualmente utilizada
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
7
para a produção de Etanol. É um aeróbio facultativo e os produtos obtidos através da
metabolização do açúcar variam de acordo com as condições de ambiente em que são levados.
Em reações anaeróbicas o açúcar metabolizado é transformado em ATP, material necessário
sua sobrevivência e crescimento, além de Álcool e Gás Carbônico, que são produtos de
excreção.
Para seu melhor desempenho na conversão de açúcar em Etanol devemos avaliar as variações
nas condições da fermentação, como: Pressão, Temperatura, pH, Oxigenação, Substrato,
Espécie, Linhagem, Contaminação e outros (BASSO et al., 2001)
Segundo Lopes (2008), o processo da fermentação alcoólica pode ser dividida em cinco
etapas:
Lag-Fase: etapa característica da adaptação, reconstituição enzimática e multiplicação
celular, nela observa-se aumento da quantidade de células presentes no meio.
Fase de aceleração: nesta etapa observa-se o aumento da velocidade da multiplicação
celular, onde ocorre a metabolização dos açúcares presentes no meio e consequentemente a
obtenção de Etanol e liberação de CO2.
Fase exponencial: como o próprio nome diz, é a fase onde se observa um aumento
exponencial do número de células, caracterizado pela grande quantidade de produtos de
excreção, como o CO2 e o Etanol.
Fase estacionária: esta etapa é marcada pelo esgotamento de açúcares e nutrientes do
meio que garantiam energia necessária para o surgimento de novas células, como
consequência observa-se constância no número de células.
Fase de declínio: nesta etapa observa-se queda na viabilidade do fermento, ou seja, o
número de células que morrem é maior que o número de células novas. Isso ocorre devido ao
acúmulo de produtos finais como o Etanol ou de deficiências no controle das condições
físico-químicas para manter a viabilidade celular como Temperatura e pH.
Segundo Lopes (2008), o Creme ou leite de levedura apresenta baixa viabilidade celular
devido a sua exposição a teores alcoólicos elevados. Enviado para cubas de tratamento, será
diluído em água, baixando sua concentração, que normalmente está em torno de 60% para
25%. Durante o tratamento também ocorre a dosagem de Ácido Sulfúrico, que regula o pH da
mistura, auxilia na desfloculação e age como bactericida.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
8
O vinho fermentado resultante é enviado para o processo de destilação, onde o etanol
hidratado é separado dos outros componentes com pontos de ebulição diferentes. Os
tratamentos químicos de desidratação podem ser utilizados para atingir as especificações de
99,7 ° GL, resultando no etanol anidro utilizado para misturar com gasolina pura.
4. Estudo de caso - Modelagem do CEP na produção de Etanol
Nos itens seguintes apresentam-se as etapas e resultados do estudo de caso apresentado
realizado nas etapas de Fermentação e Tratamento do fermento na produção de etanol.
4.1. Levantamento das etapas de transformação
Inicialmente, propôs-se a análise do processo de produção do Etanol Hidratado em macro
etapas, diferenciando-as com base na natureza de transformação dos produtos em processo.
Pode-se então observar a divisão do processo produtivo em três macro etapas, conforme
proposto na Figura 1, sendo estas caracterizadas por transformações de natureza física ou
bioquímica.
Figura 1 – Macro etapas da produção do Etanol Hidratado.
Fonte: Próprio autor
Primeira etapa: os materiais de partida sofrem uma série de tratamentos físicos,
colocando-os em condições favoráveis para reagirem quimicamente.
Segunda etapa: reator (leveduras) e reagentes (matérias primas ajustadas) serão
transformados nos produtos da reação.
Terceira etapa: o produto da reação será levado a novos tratamentos físicos, onde será
obtido o produto desejado em sua forma final.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
9
Embora abrangente a representação não apresentou condições favoráveis para a análise
proposta, em relação à profundidade necessária para o estudo. Considerou-se então a
elaboração de outra forma de representação, esta com maior riqueza de detalhes, identificando
todas as etapas detalhadas do processo de produção do Etanol.
Figura 2 – Fluxo das etapas de produção do Etanol.
Fonte: Próprio autor
Como pode ser visto na Figura 2, o caldo de cana clarificado, o mel e a água são misturados
conjuntamente para formar o mosto, o qual é fervido e depois arrefecido a uma temperatura
específica. Depois disso, a levedura é adicionada e a fermentação ocorre em condições
controladas. A mistura resultante é filtrada e centrifugada, permitindo separar o vinho do
creme de levedura, que finalmente será destilado para produzir etanol, enquanto o creme de
levedura é tratado para ser reutilizado no próximo processo de fermentação, como
mencionado.
4.2. Identificação das etapas críticas
Depois de mapear o processo de produção, o grupo decidiu concentrar os estudos
especificamente sobre o os processos de Tratamento do fermento e Fermentação. Estas etapas
foram consideradas críticas por entender que o rendimento da produção de etanol depende
diretamente do sucesso das reações da fermentação alcoólica, que por sua vez, requer o
controle correto de diversas variáveis. Estas variáveis serão discutidas a seguir.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
10
4.3. Identificação das variáveis críticas
Por meio de um brainstorming, o grupo técnico responsável identificou as variáveis de
influência no processo de fermentação. Dado o grande número de variáveis identificadas, um
critério foi estabelecido para priorizá-las de acordo com seu grau de relevância para os
indicadores de desempenho do processo. Foram considerados os seguintes indicadores de
desempenho: capacidade de moagem, perda na destilaria, perda em efluentes, perda final
indeterminado, riscos de acidentes e custos da não qualidade.
Em primeiro lugar, o grupo de especialistas atribuiu uma pontuação para cada indicador de
desempenho para refletir seu impacto no processo de resultados de acordo com a seguinte
escala: 1 – Baixo impacto / 2 – Médio impacto / 3 – Alto impacto.
Figura 3 – Metodologia de cálculo
Fonte: Próprio autor.
Da mesma forma, os especialistas avaliaram a correlação entre as variáveis de processo e os
indicadores de desempenho, isto é, eles avaliaram a extensão com que uma dada variável
processo poderia afetar o desempenho de um determinado indicador. Notas foram atribuidas
de acordo com a seguinte escala: 0 – Correlação Inexistente / 1 – Correlação fraca / 3 –
Correlação média / 9 – Correlação forte.
Desta forma, o resultado da variável i na matriz de priorização será representado através da
seguinte equação:
Zi = (Y1 . Xi1) + (Y2 . Xi2) + (Y3 . Xi3) + (Y4 . Xi4) + (Y5 . Xi5) + (Y6 . Xi6) + (Y7 . Xi7)
Como resultado da análise obteve-se a classificação de 7 variáveis, consideradas críticas:
Temperatura nas dornas, Teor alcoólico nas dornas, Brix do mosto nas dornas, Temperatura
do mosto nas dornas, Teor alcoólico nas cubas, Viabilidade nas dornas e Infecção nas dornas.
Para o monitoramento das variáveis críticas utilizando os gráficos de controle, sendo
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
11
previamente identificadas as frequências de amostragem e os impactos da variável para o
processo.
Aliado a isso, um banco de ações para correção de desvios foi criado, para cada variável,
possibilitando além da detecção dos problemas, a descentralização do poder para a tomada de
decisão.
5. Análise da Capacidade das variáveis críticas
Havendo conhecimento de faixas ótimas de trabalho optou-se por utilizar os valores já
conhecidos e especificados para o processo, ao invés de se realizar uma análise amostral de
dados históricos para estabelecer valores de Média, Limite Superior de Controle e Limite
Inferior de Controle, passando a utilizar os valores de Média (µ) e do Desvio Padrão (σ) já
conhecidos e referenciados na Tabela 2.
Tabela 2 – Análise do índice Cpk para períodos distintos.
Fonte: Próprio autor.
Duzentas amostras diárias de cada variável foram fornecidas pelo laboratório industrial a fim
de plotar os gráficos de controle. Os dados foram divididos em quatro períodos, cada um deles
com 50 amostras diárias em ordem cronológica.
A análise das variáveis foi realizada em apenas dois períodos, com o pior e o melhor
desempenho na produção de etanol, respectivamente representados por Período 1 e Período 2
na Tabela 2. A amostragem sofreu algumas interrupções devido a paradas de equipamentos
durante os períodos de chuva, que é uma particularidade do processo de produção de etanol.
Uma avaliação importante sobre a importância do monitoramento e seus efeitos nos
resultados da produção total de etanol é que no Período 2 foi observado um aumento na
produção total de etanol 26% maior, se comparado ao Período de 1.
A verificação de causas especiais atuando no processo pode ser constatada usando gráficos de
controle e análises da capacidade do processo.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
12
Os impactos de cada variável crítica no processo de produção de etanol, bem como, os
resultados da análise da capacidade para estas variáveis são fornecidos abaixo:
Temperatura da dorna
Quando abaixo do LIC: Influencia na
velocidade do processo fermentativo e na
produtividade.
Quando acima do LSC: Impacta diretamente
na redução da viabilidade celular do fermento,
devido a maior probabilidade de infecção e
floculação.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo incapaz (0,77)
Período 2: Processo capaz (1,59)
Distribuição com variabilidade baixa,
entretanto, média muito deslocada em
relação ao centro do intervalo
Teor alcoólico na dorna (ºGl)
Quando abaixo do LIC: Provoca perda de
ART (Açúcar Redutores Totais), residual ao
processo de fermentação.
Quando acima do LSC: Reduz a viabilidade
celular devido a exposição à teores alcoólicos
elevados.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo incapaz (0,11)
Período 2: Processo incapaz (0,39)
Distribuição com variabilidade mediana, além
da média muito deslocada em relação ao centro
do intervalo.
Brix do Mosto (º Brix)
Quando abaixo do LIC: Reduz o tempo de
fermentação, reduzindo também a eficiência
do processo.
Quando acima do LSC: Aumenta a
concentração de álcool na dorna,
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
13
influenciando também na redução viabilidade celular.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo incapaz (0,57)
Período 2: Processo relativamente incapaz
(1,11)
Distribuição com variabilidade mediana,
além da média um pouco deslocada em
relação ao centro do intervalo.
Temperatura do Mosto (ºC)
Quando abaixo do LIC: Reduz a
velocidade do processo fermentativo e
consequentemente menor produtividade
Quando acima do LSC: Favorece a
contaminação bacteriana, impactando na
viabilidade celular do fermento.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo incapaz (0,40)
Período 2: Processo incapaz (0,14)
Distribuição com variabilidade mediana, além
da média muito deslocada em relação ao centro
do intervalo.
Teor alcoólico nas cubas de Tratamento do fermento (ºGl)
Quando abaixo do LIC: Favorece o excesso
de fermento, podendo até esgotar os
nutrientes dosados para seu tratamento.
Quando acima do LSC: Inibi o crescimento
celular da levedura inibindo também sua
recuperação.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo incapaz (0,95)
Período 2: Processo incapaz (0,43)
Distribuição com variabilidade mediana, além
da média muito deslocada em relação ao centro
do intervalo.
Viabilidade nas dornas (%)
Quando abaixo do LIC: Provoca redução
da eficiência das reações metabólicas, que
resultará em um pior desempenho do
processo fermentativo.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
14
Quando acima do LSC: LSC igual a 100, melhor resultado alcançável.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo totalmente
incapaz (-0,87)
Período 2: Processo totalmente
incapaz (-0,52)
Distribuição com variabilidade alta, além da
média muito deslocada em relação ao centro do
intervalo.
Infecção nas dornas (x107)
Quando abaixo do LIC: LIC igual a Zero,
melhor resultado alcançável.
Quando acima do LSC: Reduz a viabilidade
celular do fermento, como consequência do
aumento da presença de bactérias.
Análise do Cpk Observação do histograma
Período 1: Processo totalmente
incapaz (-0,15)
Período 2: Processo totalmente
incapaz (-0,10)
Distribuição com variabilidade alta, além da
média muito deslocada em relação ao centro do
intervalo.
6. Considerações Finais / Conclusão
O trabalho teve como objetivo a aplicação de um modelo utilizando as ferramentas do CEP na
produção de Etanol. Para tanto, foram realizadas entrevistas e treinamentos com os
colaboradores envolvidos nos processos de fermentação e tratamento do fermento, observação
direta do fenômeno e análise dos apontamentos nos gráficos de controle. Buscou-se investigar
as causas dos problemas através da utilização de metodologia para análise e solução de
problemas, incluindo ferramentas estatísticas e da qualidade.
A partir do estudo, e de maneira geral, pode-se avaliar que os princípios do Controle
Estatístico da Qualidade podem ser aplicados amplamente em seus processos produtivos,
permitindo inclusive, constatar o alto índice de variabilidade nas principais etapas de
produção de Etanol. As ferramentas estatísticas da qualidade possibilitaram a obtenção de um
diagnóstico sobre quais variáveis devem ser controladas para melhorar a eficiência da
fermentação alcoólica e consequentemente do processo de produção do etanol, segundo uma
escala de prioridade. Além disso, este diagnóstico também indicou em que aspecto deve-se
buscar a melhoria: em termos de redução na variabilidade ou correção de um erro sistemático.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
15
Com base nos resultados apresentados, pode-se observar que algumas variáveis apresentam
variabilidade baixa ou mediana, como: Temperatura na dorna, Brix do mosto, Teor alcoólico
na dorna, Temperatura do mosto e Teor alcoólico nas cubas de tratamento do fermento,
porém, seus valores médios estão significativamente deslocados em relação ao centro do
intervalo das especificações. Tais variáveis exigem a adoção de medidas capazes de
compensar esse erro sistemático da média. Outras variáveis, além de apresentarem esse
deslocamento da média em relação ao valor central, também apresentam alta variabilidade,
como é o caso de: Viabilidade nas dornas e Infecção nas dornas. Para tais variáveis, é
necessário aplicar não só medidas de compensação do erro sistemático, mas também medidas
de redução da variabilidade.
Para a melhoria dos processos, sugere-se a análise permanente e constante das variáveis; o
compartilhamento e disponibilidade das análises de forma estruturada e organizada para medir
ou comparar o progresso em direção ao alvo, convertendo-as em ações para a correção das
causas e adequação dos processos; a utilização de ferramentas para a análise e solução de
problemas, identificando sua causa raiz; a melhoria nos padrões de trabalho, assim como a
manutenção das condições físicas e dos equipamentos.
REFERÊNCIA
COSTA, A. F. B; EPPRECHT, E. K. & CARPINETTI, L.C.R. Controle Estatístico de
Qualidade. 2º Ed. São Paulo: Atlas, 2005.
IPCC. Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation Cambridge University Press,
Cambridge, United Kingdom, 2011. 1075 p. Disponível em: <http://www.ipcc.ch/publications_and_data/
publications_and_data_reports.shtml#SRREN > Acesso em: 11 jan. 2013.
LIMA, U. A.; BASSO, L. C.; AMORIM, H. V. Produção de Etanol. In: LIMA, U. A. et al. (Coord.).
Biotecnologia Industrial: Processos Fermentativos e Enzimáticos. São Paulo, Edgard Blücher, v. 3, 2001.
LOPES, M. M. Estudo comparativo da destilação em batelada operando com refluxo constante e com
composição do destilado constante. Dissertação (Mestrado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.
São Paulo, 2008.
MARTINS, R. A. Conceitos básicos de controle estatístico da qualidade. EDUFSCar. São Carlos, 2010.
XXXIII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO A Gestão dos Processos de Produção e as Parcerias Globais para o Desenvolvimento Sustentável dos Sistemas Produtivos
Salvador, BA, Brasil, 08 a 11 de outubro de 2013.
16
MONTGOMERY, D. C. Introdução ao Controle Estatístico de Qualidade. 4ª ed. LTC. Rio de Janeiro, 2004.
OLIVEIRA, T. S. Aplicação do controle estatístico de processo na mensuração da variabilidade em uma
usina de etanol. ENEGEP. São Carlos, 2010.
SOARES, G. M. V. P. Aplicação e implantação do controle estatístico de processo em pintura industrial.
Florianópolis. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina, 2001.
UNICA. Ethanol: EPA reaffirms sugarcane biofuel is advanced Renewable fuel with 61% less emissions than
gasoline. News, 02 mar. 2010. Disponível em: < http://english.unica.com.br/noticias/> Acesso em: 13 jan. 2013.