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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



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



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.



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.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Fus%C3%A3o

https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua

https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcool

https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter

https://pt.wikipedia.org/wiki/Clorof%C3%B3rmio

https://pt.wikipedia.org/wiki/Nitrobenzeno

https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sulf%C3%BArico

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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.

https://www.citisystems.com.br/relatorio-a3-pensamento-a3/


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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.

16



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

19



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

20



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.

21



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.

22



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.

23



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

24



(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:

25



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)

http://www.protolab.com.br/Tabela-Condutividade-Material-Construcao.htm

27



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.

28



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.

29



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

31



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

32



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.

33



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.

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