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    OTIMIZAÇÃO DAS CARACTERÍSTICASDA QUALIDADE BRIX E

    CARBONATAÇÃO NO PROCESSO DEFABRICAÇÃO DE REFRIGERANTESATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DEPROJETO DE EXPERIMENTOS

    Mateus Mota Gentilini (UFRGS)[email protected]

     Este artigo aborda a otimização das características da qualidade grau

     Brix e carbonatação no processo de fabricação de refrigerantes

    através de um projeto de experimentos. Sendo assim, uma abordagem

     sobre o refrigerante, sua composição e prrocesso de fabricação é

    apresentada no referencial teórico. Caracterizada a metodologia

    empregada neste estudo, destacam-se as variáveis de respostas,

     parâmetros de processo e fatores controláveis e não controláveis. O

    modelo estatístico fatorial fracionado 25-1 foi escolhido para a

    realização dos ensaios e análise dos dados obtidos. Através de gráfico

    de Pareto e Normal, além do uso do teste ANOVA, detectou-se a

     significância dos fatores controláveis, além de suas interações. Para avariável de resposta grau Brix, os fatores quantidade de água,

    quantidade de xarope, tempo de mistura e a interação água_xarope

     foram significativos. Para a variável carbonatação, os fatores pressão

    e temperatura, além da interação temperatura vs pressão foram

     significativos. Como consideração final, verificou-se que um melhor

     ponto de produção poderia ser obtido se a quantidade de xarope e

    tempo de mistura estivesse no nível baixo, e a quantidade de água

    estivesse no nível alto. Para a carbonatação, verificou-se que o melhor

    resultado é obtido quando a temperatura e a pressão estão em nível

    baixo.

     Palavras-chaves: projeto de experimentos, ANOVA, projeto fatorial,

    qualidade

    XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO  Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no

    Cenário Econômico Mundial Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 

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    Cenário Econômico Mundial Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011. 

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    1. Introdução

     No Brasil, a produção de refrigerantes deu-se no início do século XX, com empresas

    desenvolvendo e produzindo refrescos, muitas vezes utilizando-se de suco de fruta misturadocom água. O desenvolvimento econômico e o crescimento populacional do Brasil na primeira

    metade do século XX proporcionou a instalação, nos anos 40, de grandes produtores no país

    (ABIR, 2008).

    Segundo dados da Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes (ABIR), em 2008 o

    setor de refrigerantes e bebidas não alcoólicas era composto por 835 fabricantes de

    refrigerantes, 512 fabricantes de sucos, 238 fabricantes de outras bebidas não alcoólicas (chá,

    isotônicos, energéticos, água de côco, etc) e 505 fabricantes de águas. A maior concentração

    ocorre nas regiões Sudoeste e Sul.

    O Brasil é o terceiro maior produtor de refrigerantes do mundo, somente após do México e

    dos Estados Unidos. Além disso, o Brasil é o terceiro maior mercado mundial derefrigerantes, possuindo cerca de 750 mil pontos de venda espalhados pelo país. (ROSA et al ,

    2006). Conforme relatórios da ABIR, o consumo per capita de refrigerantes foi de 79 litros

     por habitante no ano de 2008, sendo produzido aproximadamente 15 bilhões de litros,

    representando um aumento de 4% em relação ao ano de 2007. No ano de 2009, este mercado

    gerou um faturamento de cerca de 22,3 bilhões de reais, demonstrando crescimento de 6,37%

    com relação ao ano de 2008.

     Na fabricação dos refrigerantes a base de açúcar, uma das formas mais empregadas para o

    controle de processo de produção pelo controle de qualidade das indústrias é através do grau

    Brix da bebida, o qual garante que todos os componentes da formulação estejam em

    conformidade com a legislação e com o padrão previamente estabelecido para cada tipo de

    refrigerante, garantindo assim suas características organolépticas e microbiológicas. Outro

     parâmetro bastante observado é o nível de dióxido de carbono. Responsável pela sensação de

    frescor da bebida, deve possuir nível superior a 2 g/L para ser considerada uma bebida

    gaseificada. (PALHA, 2005)

    Através das boas práticas de fabricação, juntamente com análise dessas características, pode-

    se garantir a qualidade do produto minimizando variações do processo, atingindo

     produtividade e reduzindo custos de produção.

    O presente artigo tem como objetivo apresentar a utilização de projeto de experimentos para

    otimização das características da qualidade Brix e carbonatação na fabricação de

    refrigerantes. Dessa forma, na seção dois apresenta-se uma definição sobre experimentos e

    uma breve descrição sobre o processo de fabricação de refrigerantes. Na seção três aborda-se

    a metodologia utilizada e realizado a identificação das características de qualidade e

     parâmetros de processo. Na seção quatro faz-se uma análise sobre os dados obtidos dos

    ensaios, apresentando na seção cinco considerações gerais para a otimização do processo e

     por fim na seção seis é realizado as considerações finais sobre este estudo e possibilidades

     para estudos futuros.

    2. Referencial Teórico

    2.1 Experimentos

    Um experimento é um procedimento no qual alterações propositais são feitas nas variáveis de

    entrada de um processo ou sistema, de modo que se possam avaliar as possíveis alteraçõessofridas pela variável resposta, como também as razões dessas alterações (WERKEMA,1996).

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    O processo, ou sistema, pode ser representado pelo modelo mostrado na figura 1. Pode-se

    visualizar o processo como uma combinação de operações, máquinas, métodos, pessoas ou

    outros recursos que transformam algumas entradas (em geral material) em uma saída que tem

    uma ou mais variáveis de resposta observadas. Algumas das variáveis de processo são

    controláveis, sendo outras não-controláveis (MONTGOMERY, 2005).

    Figura 1 - Modelo Geral de um Processo

    Os objetivos do experimento para processos podem incluir:

      Determinação de quais variáveis x mais influencia a resposta y (MONTGOMERY, 2005);

      Determinação de intervalos de valores para os itens de verificação associados aos fatores

    controláveis X's, de modo a obter cada item de controle centrado no valor nominal

    desejado e com uma variabilidade pequena em torno desse valor (MONTGOMERY,

    2005);

      Determinação de intervalos de valores para os itens de verificação associados aos fatores

    Controláveis X's, as quais minimizam as ações dos fatores não-controláveis Z's sobre os

    itens de controle do processo (WERKEMA, 1996).

    2.2 Processo de Preparação do Refrigerante

    O processo de fabricação de refrigerantes pode ser dividido em seis fases importantes,

    conforme demonstrado na figura 2. Os insumos água e xarope são preparados separadamente

    em diferentes tanques e disponibilizado para a dosagem das proporções de cada um deles. No

    mixer, é realizada a mistura e o resfriamento dos ingredientes. O resfriamento é importante,

     pois condicionará a mistura a uma melhor absorção de CO2 na fase seguinte, a carbonatação.

    A carbonatação consiste na adição do gás que é absorvido devido a pressão no interior dotanque. Neste momento a mistura já é considerada como refrigerante e seguirá para as

     próximas fases. No envase as latas são enchidas com o refrigerante produzido e cada

    recipiente finalizado segue para a codificação do lote na etiquetadora. Em seguida as latas vão

     para a paletizadora para a formação de packs de comercialização.

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    Figura 2 - Processo de Fabricação de Refrigerante

    O mixer geralmente é composto por seis tanques: um tanque desaerador, um tanque de xarope

    composto, dois dosadores, um tanque misturador e um tanque saturador ou simplesmente

    carbonatador. O processo de desgaseificação da água (eliminação do oxigênio dissolvido)

    ocorre no tanque desaerador. O tanque desaerador possui uma pressão de aproximadamente

    0,3 Bar. A diluição do xarope composto através da água previamente desaerada ocorre nostanques dosadores. A figura 3 demonstra o processo de mistura e carbonatação do

    refrigerante.

    Figura 3 - Processo de Mistura e Carbonatação

    3. Metodologia

    A metodologia utilizada neste trabalho envolve quatro etapas, conforme proposto por Ribeiro

    e Caten (2003): (i) identificação do problema, abrangendo a definição e explicação sobre as

    variáveis de resposta, levantamento dos parâmetros do processo e identificação de fatores

    controláveis e não-controláveis; (ii) definição do modelo estatístico apropriado para o estudocom base nas possíveis interações entre os fatores controláveis e as restrições experimentais;

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    (iii) execução dos experimentos, coleta e análise dos dados; (iv) consolidação e análise dos

    resultados.

    4. Estudo Aplicado

    4.1 Variáveis de Resposta e Parâmetros de Processo No presente trabalho, como já afirmado anteriormente, pretende-se aplicar o projeto de

    experimentos para a otimização das características da qualidade brix e cabornatação. A

    carbonatação representa o processo onde a mistura recebe CO2  de acordo com suas

     propriedades químicas, atingindo um nível de absorção padronizado para cada tipo de

    refrigerante. Na indústria são utilizadas tabelas que descrevem o comportamento de absorção

    do gás, para cada tipo de mistura existe a tabela apropriada que retorna o gás absorvido dado a

    temperatura e pressão. Para manter a absorção de gás dentro dos padrões, se a temperatura da

    mistura diminuir, a pressão deve ser diminuída, pois a mistura tende a absorver mais gás em

    menores temperaturas. Estas duas diminuições têm o comportamento de redução

     proporcional.

    Grau Brix é a porcentagem em massa de sólidos solúveis contida em uma solução de açúcar,

    quimicamente pura, sendo um dos parâmetros mais importantes do controle de qualidade da

     produção de refrigerantes. A escala de brix, criada por Adolf F. Brix (1798 - 1870), foi

    derivada originalmente da escala de Balling, recalculando a temperatura de referência de 15,5

    °C. (PALHA, 2005)

    Estas duas variáveis representam as principais características que afetam a análise sensorial

    do consumidor sobre a qualidade do refrigerante. A tabela 1 demonstra estas variáveis, suas

    especificações e respectivas importâncias relativas (IE) conforme proposto por Ribeiro e

    Caten (2003).

    Variáveis de Resposta Tipo Unidade EspecificaçõesMin Max

    Imp. Rel(IE)

    Y1: Grau Brix Nominal-é-Melhor º Bx 11,1 11,5 9

    Y2: Carbonatação Nominal-é-Melhor volumes de CO2 4 4,4 6

    Tabela 1: Variáveis de resposta do estudo e suas respectivas IEs.

    Para este estudo, listou-se dez parâmetros de processo que estão relacionados as variáveis de

    resposta. Estes parâmetros foram levantados após estudo na literatura e experiência de

    especialistas sobre o processo. A tabela 2 demonstra estes parâmetros e seus limites.

    Parâmetros do processo

    Intervalo

    MIN

    de pesquisa

    MAXX1: quantidade de água [L]  320 350

    X2: quantidade de xarope [L] 60 70

    X3: tempo no misturador [min]  15 20

    X4: temperatura de resfriamento [°C ] 2 4

    X5: pressão [Bar] 0,2 0,3

    X6: vazão da mistura xarope e água [kg/h] - -

    X7: área de troca térmica por placas [m2] - -

    X8: número de placas no trocador - -

    X9: vazão do fluido auxiliar resfriamento (kg/h) - -

    X10: vazão do fluido auxiliar resfriamento (kg/h) - -

    Tabela 2: Parâmetros importantes do processo no Mixer e Carbonatador

    http://pt.wikipedia.org/wiki/1798http://pt.wikipedia.org/wiki/1870http://pt.wikipedia.org/wiki/%C2%B0Chttp://pt.wikipedia.org/wiki/%C2%B0Chttp://pt.wikipedia.org/wiki/1870http://pt.wikipedia.org/wiki/1798

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    Além dos fatores citados na tabela 2, existem aqueles onde não é possível exercer um controle

    adequado. Dessa forma, estes são considerados como fatores de ruído e que acabam

    influenciando as medições, dessa forma, fazendo parte do termo do erro na análise estatística.

    Os principais fatores de ruído estão discriminados na tabela 3.

    Fatores de ruídoZ1: Variabilidade dos controladores eletrônicos (CLPs)

    Z2: Variabilidade dos sensores e válvulas (instrumentação)

    Z3: Umidade do ambiente

    Tabela 3: Fatores não controláveis

    Conforme já relatado anteriormente, com base nas definições das variáveis de resposta e os

     parâmetros de processos, foi atribuída uma intensidade para as relações entre estes fatores. A

    tabela 4 apresenta esta informação e a tabela 5 apresenta a relação entre estes parâmetros de

    resposta e processo.

    Intensidade das relações Valor numéricoInexistente 0

    Fraca 1

    Moderada 6

    Forte 9

    Tabela 4: Escala da intensidade das relações 

    Rij = Relações XiYj

    IEi X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10Y1 9 9 9 6 1 1 1 1 1 1 1Y2 6 6 6 1 9 9 1 1 1 1 1

    Tabela 5: Relação entre as variáveis de resposta e os parâmetros do processo

    Para o cálculo das relações de intensidade de interação entre os fatores de resposta e os

     parâmetros de processo, foi utilizada a equação 1.

    )/()()(   i i

    iiij  j   IE  IE  R x PR   (1)

    onde:

    Rij relação entre a variável de resposta i e o parâmetro do processo j

    IEi índice de importância relativa para a variável de resposta i

    Com o emprego da equação 1, obteve-se os seguintes índices de priorização conforme

    demonstrado na tabela 6.

    Fatores controláveis PR

    X1: quantidade de água [L]  7,8

    X2: quantidade de xarope [L] 7,8

    X3: tempo no misturador [min]  4

    X4: temperatura de resfriamento [°C ] 4,2

    X5: pressão [Bar] 4,2Fatores mantidos constantes PR

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    X6: vazão da mistura xarope e água [kg/h] 1

    X7: área de troca térmica por placas [m2] 1

    X8: número de placas no trocador 1

    X9: vazão do fluido auxiliar resfriamento (kg/h) 1

    X10: vazão do fluido auxiliar resfriamento (kg/h) 1

    Tabela 6: Resultado dos índices de priorização

    Embora todos os parâmetros exerçam influência sobre as características da qualidade,

    conforme apontado por Ribeiro e Caten (2003), estudá-los em sua totalidade demandariam um

    elevado custo e tempo disponível. Dessa forma, elencou-se os cinco fatores controláveis mais

    influentes para as variáveis de resposta. Como os demais fatores estão relacionados

     basicamente a capacidade de equipamentos e processos, e, de forma geral, estes valores são

    conhecidos e dificilmente modificados; foram mantidos contastes no decorrer dos ensaios

    deste estudo. Devido a esta questão e o fato que a omissão desses não impactam o

    experimento, seus valores não foram explicitados na tabela 2.

    4.2 Modelo EstatísticoPara realizar a definição do modelo estatístico a ser utilizado no experimento, faz-se

    necessário conhecer possíveis interações entre os fatores controláveis e também as possíveis

    restrições experimentais.

    Como visto anteriormente na relação de intensidade das relações e interações, pela análise e

    conhecimento sobre o processo, pode-se verificar que possivelmente existe interação entre a

    quantidade de água e xarope composto para a variável grau Brix. Da mesma forma,

     possivelmente exista interação entre os parâmetros temperatura e pressão para a variável

    carbonatação.

    Com relação às restrições experimentais, embora o processo seja altamente automatizado esem grandes interferências de operadores, seu funcionamento é baseado no sistema de

     bateladas. Dessa forma, cada mudança de parâmetro exige uma nova batelada assim como um

     processo de limpeza dos tanques envolvidos no processo. Sendo assim, visando a redução de

    custos para a realização destes ensaios, desejou-se que uma pequena quantidade de ensaios

    fosse realizada e que fossem restringidos a somente um turno de trabalho.

    Com estas informações, pôde-se definir o modelo estatístico para a realização deste

    experimento. Para a realização dos ensaios, optou-se pela utilização do modelo fatorial

    fracionado, dividindo em dois blocos o projeto completo, confundindo uma das interações de

    ordem superior e realizando somente os ensaios de um dos blocos, escolhido aleatoriamente.

    A justificativa para a escolha deste modelo é baseada nas restrições de tempo e questões

    econômicas, além de, em geral, interações de ordem superior não serem significativas.(RIBEIRO e CATEN, 2003)

    Como existem cinco fatores controláveis, o experimento será um 25-1. Para blocagem e

    fracionamento o contraste de definição X1 X2 X3 X4 X5 (ABCDE) foi utilizado. Dos trinta e

    dois ensaios do fatorial completo, somente dezesseis ensaios serão realizados de forma

    aleatorizada. Dessa forma, têm-se os seguintes efeitos vinculados conforme Tabela 7.

    Efeito Contraste Efeitos VinculadosA ABCDE BCDE

    B ABCDE ACDE

    AB ABCDE CDE

    C ABCDE ABDE

    AC ABCDE BDE

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    8

    BC ABCDE ADE

    ABC ABCDE DE

    D ABCDE ABCE

    AD ABCDE BCE

    BD ABCDE ACE

    ABD ABCDE CECD ABCDE ABE

    ACD ABCDE BE

    BCD ABCDE AE

    ABCD ABCDE E

    Tabela 7 - Efeitos e Efeitos Vinculados

    A figura 4 apresenta a matriz experimental fracionada demarcada sobre a completa. Um dos

     blocos está representado pela cor branca e outro pela cor amarela.

    Figura 4 - Fatorial 25  –  Fonte: Ribeiro e Caten, 2003

    4.3 Análises e Resultados

    Após definido o modelo estatístico para a realização do experimento, utilizou-se o  software 

    Minitab para o planejamento e análise dos resultados obtidos após a realização dos ensaios. A

    tabela 8 apresenta a matriz experimental e a ordem de ensaios de forma codificada.

    StdOrder RunOrder CenterPt Blocks X1 X2 X3 X4 X5 Y1 Y27 1 1 1 -1 1 1 -1 1 11,48 4,23

    1 2 1 1 -1 -1 -1 -1 1 11,22 4,248 3 1 1 1 1 1 -1 -1 11,33 4,37

    4 4 1 1 1 1 -1 -1 1 11,31 4,23

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    9

    16 5 1 1 1 1 1 1 1 11,32 4,06

    2 6 1 1 1 -1 -1 -1 -1 11,13 4,37

    11 7 1 1 -1 1 -1 1 1 11,47 4,07

    9 8 1 1 -1 -1 -1 1 -1 11,21 4,25

    6 9 1 1 1 -1 1 -1 1 11,15 4,24

    5 10 1 1 -1 -1 1 -1 -1 11,24 4,393 11 1 1 -1 1 -1 -1 -1 11,48 4,38

    12 12 1 1 1 1 -1 1 -1 11,3 4,25

    14 13 1 1 1 -1 1 1 -1 11,16 4,25

    10 14 1 1 1 -1 -1 1 1 11,13 4,07

    15 15 1 1 -1 1 1 1 -1 11,47 4,27

    13 16 1 1 -1 -1 1 1 1 11,23 4,06

    Tabela 8 - Matrix de Experimentos

    Após a coleta dos dados, passou-se a realização da análise das medidas. Primeiramente

     procurou-se detectar a significância dos fatores, além de suas interações. Assim, foi realizada

    uma análise por DOE para determinar o efeito dos cinco fatores controláveis nas respostas degrau Brix e carbonatação. Utilizou-se gráficos de Pareto e Normal para esta análise. O gráfico

    de Pareto mostra se fatores possuem estatisticamente efeitos significativos sobre a resposta. O

    gráfico Normal mostra se o efeito do fator é positivo ou negativo na resposta. Fatores que

     possuem efeito significativo são mostrados em vermelho e aqueles que não possuem efeito

    significativo são mostrados em preto. Desse modo, as figuras 5 a 8 demostram os resultados

    obtidos para o grau Brix e carbonatação.

    E

    BE

    CD

     AE

     AD

    BD

    CE

    DE

    D

     AC

    BC

    C

     AB

     A 

    B

    0,200,150,100,050,00

         T    e    r    m

    Effect

    0,0145

     A X1B X2

    C X3

    D X4

    E X5

    Factor Name

    Pareto Chart of the Effects

    (response is Y1, Alpha = 0,05)

    Lenth's PSE = 0,005625

     Figura 5 - Gráfico de Pareto - grau Brix

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    10

    0,250,200,150,100,050,00-0,05-0,10

    99

    95

    90

    80

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    5

    1

    Effect

         P    e    r    c    e    n     t

     A X1

    B X2

    C X3

    D X4

    E X5

    Factor Name

    Not Significant

    Significant

    Effect Type

     AB

    C

    B

     A 

    Normal Plot of the Effects

    (response is Y1, Alpha = 0,05)

    Lenth's PSE = 0,005625 

    Figura 6 - Gráfico Normal - grau Brix

    C

    B

     AD

     AC

    BC

    CD

    BE

     AB

    BD

     AE

     A 

    CE

    DE

    DE

    0,180,160,140,120,100,080,060,040,020,00

         T    e    r    m

    Effect

    0,0096

     A X1

    B X2

    C X3

    D X4

    E X5

    Fact or Name

    Pareto Chart of the Effects

    (response is Y2, Alpha = 0,05)

    Lenth's PSE = 0,00375

     Figura 7 - Gráfico de Pareto - Carbonatação

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    11

    0,00-0,02-0,04-0,06-0,08-0,10-0,12-0,14-0,16-0,18

    99

    95

    90

    80

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    5

    1

    Effect

         P    e    r    c    e    n    t

     A X1

    B X2

    C X3

    D X4

    E X5

    Fact or Name

    Not Significant

    Significant

    Effect Type

    DE

    E

    D

    Normal Plot of the Effects

    (response is Y2, Alpha = 0,05)

    Lenth's PSE = 0,00375 

    Figura 8 - Gráfico Normal - Carbonatação

    Desses gráficos, verifica-se que na variável de resposta grau Brix, os fatores quantidade de

    água, quantidade de xarope, tempo de mistura e a interação água_xarope são significativos. Já

    na variável carbonatação, os fatores pressão e temperatura, além da interação

    temperatura_pressão são significativos.

    De forma complementar aos gráficos, gerou-se uma análise por ANOVA para cada uma das

    variáveis de resposta. Para simplificar a exibição, somente foram considerados os fatores

     principais e as interações de segunda ordem. Verifica-se primeiro a ANOVA para o grau Brix

    e depois para carbonatação. Para ser considerado significativo, o valor de P deve ser menor

    que 0,05.

    Fonte G.L. Soma dos quadrados Médias dos quadrados F Valor pX1 1 0,0588806 0,0588806 1688,79 0,000

    X2 1 0,178506 0,178506 5126,33 0,000

    X3 1 0,001056 0,001056 30,33 0,001

    X4 1 0,000156 0,000156 4,49 0,072

    X5 1 0,000006 0,000006 0,18 0,685

    X1*X2 1 0,006006 0,006006 172,49 0,000

    X1*X3 1 0,000156 0,000156 4,49 0,072

    X2*X3 1 0,000156 0,000156 4,49 0,072

    Erro 7 0,000244 0,000035

    Tabela 9 - ANOVA para fator Brix

    Fonte G.L. Soma dos quadrados Médias dos quadrados F Valor pX1 1 0,000156 0,000156 2,46 0,160

    X2 1 0,000006 0,000006 0,10 0,763

    X3 1 0,000006 0,000006 0,10 0,763

    X4 1 0,085556 0,085556 1349,62 0,000

    X5 1 0,110556 0,110556 1743,99 0,000

    X1*X2 1 0,000006 0,000006 0,10 0,763

    X1*X3 1 0,000156 0,000156 2,46 0,160

    X2*X3 1 0,002256 0,002256 35,59 0,001

    Erro 7 0,000044 0,000063

    Tabela 10 - ANOVA para fator carbonatação

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    12

    5. Considerações Gerais

    Visando otimizar o processo de fabricação de refrigerantes, principalmente através das

    variáveis de resposta grau Brix e carbonatação, verifica-se que, mesmo dentro da faixa de

    tolerância para estas características, é possível realizar um ajuste nos parâmetros do processo

     para viabilizar uma redução de custo no processo e sem afetar a análise sensorial do produto, principal característica da qualidade percebida pelo cliente. As figuras 9 e 10 apresentam o

    comportamento dos efeitos principais dos parâmetros do processo.

    1-1

    11,40

    11,35

    11,30

    11,25

    11,20

    1-1 1-1

    1-1

    11,40

    11,35

    11,30

    11,25

    11,20

    1-1

    X1

         M    e    a    n

    X2 X3

    X4 X5

    Main Effects Plot for Y1

    Data Means

     

    Figura 9 - Efeitos principais - grau Brix

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    13

    1-1

    4,30

    4,25

    4,20

    4,15

    1-1 1-1

    1-1

    4,30

    4,25

    4,20

    4,15

    1-1

    X1

         M    e    a    n

    X2 X3

    X4 X5

    Main Effects Plot for Y2

    Data Means

     

    Figura 10 - Efeitos principais –  Carbonatação

    Assim, com este experimento, verifica-se que um melhor ponto de produção poderia ser

    obtido se a quantidade de xarope e tempo de mistura estivesse no nível baixo, e a quantidade

    de água estivesse no nível alto. Para a carbonatação, verifica-se que o melhor resultado é

    obtido quando a temperatura e a pressão estão em nível baixo.

    Para exemplificar a importância desta otimização, pode-se analisar um processo que produza

    20.000 hectos/litros de refrigerante por mês. Num processo com grau Brix de 10,10, o

    consumo de açúcar será de 209,782 toneladas. Para um Brix de 9,90, o consumo será de

    205,464 toneladas. Extrapolando esta quantidade para 12 meses, gera-se uma economia de

    51,816 toneladas de açúcar (OLIVEIRA, 2007).

    6 Considerações Finais

    Este artigo teve o objetivo de demostrar o processo de otimização de fabricação de

    refrigerantes através do uso de projeto de experimentos. Para isso, uma definição sobre

    refrigerantes, assim como uma breve descrição sobre sua composição e processo de

    fabricação foi realizada. Iniciando a discussão sobre o experimento, realizou-se um

    aprofundamento sobre o processo de mistura e carbonatação dos refrigerantes. Foi apresenta a

    metodologia para o experimento, a identificação das características de qualidade e parâmetrosde processo. Após elencando os fatores controláveis, passou-se a definição do modelo

    estatístico e por fim a realização dos ensaios e análise dos resultados.

    Comprovou-se que os processos podem e devem ser frequentemente otimizados buscando a

    redução de custos ou adequação de parâmetros. No estudo deste artigo, demonstrou-se que

    uma otimização era possível sem impacto para a análise de sensibilidade para o cliente. A

    análise estatística foi realizada através do software Minitab e com a utilização de DOE e teste

    ANOVA.

    Para trabalhos futuros, sugere-se o levantamento do modelo de regressão para estas

    características da qualidade, além de uma abordagem através do método de superfícies.

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    Referências Bibliográficas 

    ABIR.  Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes. Disponível em: ,.Acesso em: 15 abr. 2011..

    MONTGOMERY, D. C.  Design and analysis of experiments. 6th edition. Arizona: John Wiley & Sons, Inc.,

    2005.

    OLIVEIRA, E. A.  Controle de qualidade em refrigerante. Londrina, 2007. 44f. Disponível em <http://www2.uel.br/pos/engproducao/arquivos/Eduardo_Oliveira.pdf >. Acesso em: 15 abr. 2011.

    PALHA, P.G. Tecnologia de refrigerantes. Rio de Janeiro: AmBev, 2005.

    RIBEIRO, J. L. D.; CATEN, C. S. ten.  Projeto de Experimentos. Porto Alegre: Universidade Federal do RioGrande do Sul, Escola de Engenharia. Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, 2003.

    ROSA, S.E.S.; COSENZA, J.P.; LEÃO, L.T.S.  Panorama do setor de bebidas no Brasil. BNDES Setorial, v.23, p. 101-149, 2006.

    WERKEMA, M. C. C.  Planejamento e análise de experimentos: como identificar, avaliar as principaisvariáveis influentes em um processo. Belo Horizonte: Fundação Christiano Ottoni, E.E.UFMG, 1996.

    http://www2.uel.br/pos/engproducao/arquivos/Eduardo_Oliveira.pdfhttp://www2.uel.br/pos/engproducao/arquivos/Eduardo_Oliveira.pdf