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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
PROGRAMA DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE PRODUO
LUIZ ANTONIO DALANESI
APLICAO DE TCNICAS ESTATSTICAS NA OTIMIZAO E CONTROLE
DE QUALIDADE DE PRODUTOS PARA A INDSTRIA DE COMPOSTOS
PLSTICOS
So Paulo
2014
II
LUIZ ANTONIO DALANESI
APLICAO DE TCNICAS ESTATSTICAS NA OTIMIZAO E CONTROLE
DE QUALIDADE DE PRODUTOS PARA A INDSTRIA DE COMPOSTOS
PLSTICOS
Dissertao apresentada ao Programa de
Mestrado em Engenharia de Produo, da
Universidade Nove de Julho UNINOVE,
como requisito para a obteno do ttulo de
Mestre em Engenharia de Produo.
Orientador:
Prof. Dr. Jos Carlos Curvelo Santana.
So Paulo
2014
III
Dalanesi, Luiz Antonio.
Aplicao de tcnicas estatsticas na otimizao e controle de qualidade
de produtos para a indstria de compostos plsticos. / Luiz Antonio
Dalanesi. 2014.
99 f.
Mestrado (dissertao) Universidade Nove de Julho - UNINOVE, So
Paulo, 2014.
Orientador (a): Prof. Dr. Jos Carlos Curvelo Santana.
1. Controle de processo, qualidade. 2. Cor. 3. Variabilidade. 4. Colorimetria.
2. Santana, Jos Carlos Curvelo. II. Titulo
CDU 658.5
IV
V
Dedico este trabalho a Deus, aos meus Pais, Jos Antonio e Tereza,
a minha famlia Noeme, Diego, Danielle, Erica
e aos meus amigos.
VI
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeo a Deus, que esteve presente em todos os momentos e por ter
me dado fora para realizar este sonho e cumprir o propsito proftico da minha vida.
Ao meu orientador Prof. Dr. Jos Carlos Curvelo Santana, por ter me recebido como
orientando e me dado orientao, apoio e incentivo para a concluso do trabalho e ao Prof. Dr.
Felipe Arajo Calarge pela orientao e apoio na disciplina de qualidade.
Ao Programa de Ps-graduao em Engenharia de Produo da Universidade Nove
de Julho pela possibilidade de realizao desse trabalho.
Aos docentes da Ps-graduao em Engenharia de Produo pela contribuio para a
realizao dessa pesquisa.
minha famlia, Noeme, Diego e Danielle pelo apoio incondicional.
minha me Tereza e meu pai Jos Antonio pela ajuda, incentivo e amor.
Aos amigos e colegas com os quais compartilhamos horas de pesquisa e ensaios,
agradeo pelo incentivo e companheirismo.
A todos, que direta ou indiretamente participaram na realizao desse trabalho.
VII
RESUMO
Este trabalho objetivou a aplicao de tcnicas estatsticas no controle do processo e
no desenvolvimento do produto em uma empresa do ramo da indstria do plstico.
demonstrado o uso do controle estatstico de processo no controle de qualidade da cor usando
as coordenadas colorimtricas CIELAB em um processo de produo de compostos
termoplsticos para rotomoldagem, o qual no estava introduzido na empresa. Alm disto,
descreve a utilizao do delineamento de experimentos na busca da melhor composio para a
otimizao das propriedades mecnicas do composto utilizando nano carbonato, cido
esterico e estearato de zinco aplicado no polietileno linear de baixa densidade. Foram
utilizados o diagrama de Pareto, os grficos de superfcie de resposta e o grfico de controle
de processo. As cartas de controle demostram que o processo no gera produtos no
conformes e esta sobre controle estatstico. Os ndices de capabilidade indicam que o processo
no capaz sendo necessrio investigar as causas comuns atravs de ferramentas estatsticas
para tornar o processo capaz e buscar a sua otimizao. A anlise dos resultados do
delineamento de experimentos permitiu identificar a condio tima global que encontrada
quando forem misturadas as quantidades mximas do nano carbonato, cido esterico e
estearato de zinco.
Palavras-chave: controle de processo, qualidade, cor, variabilidade, colorimetria,
nano composto, carbonato de clcio.
VIII
ABSTRACT
This work aimed to apply statistical techniques in process control and product
development in a company in the plastic industry branch. Its demonstrated the use of
statistical process control in color quality control using colorimetric CIELAB coordinates in a
thermoplastic compounds process for rotational molding, which was not introduced in the
company. Moreover, describes the use of design of experiments in search of improved
composition for compound mechanical properties optimization using nano carbonate, stearic
acid and zinc stearate applied on linear low density polyethylene. For the analysis was used
Pareto diagram, response surface graphs and process control graphs. The control charts
showed that the process does not generate non-conforming products, and it is under statistic
control. Capability indices indicate the process is not capable, so it necessary investigate the
common causes using statistical tools to make it capable and optimize it. The design of
experiments identified the global optimum condition reached with a maximum mix of
nanocarbonato, stearic acid and zinc stearate.
Keywords: process control, quality, color variability, colorimetry, nanocomposite,
calcium carbonate.
IX
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Faturamento do setor de transformados plsticos em 2012 ....................................... 6
Figura 2 - Produo mundial de plsticos em 2011 ................................................................... 6
Figura 3 Principais resinas termoplsticas consumidas no Brasil em 2012 ............................ 7
Figura 4 - Reciclagem mecnica de plstico ps consumo ........................................................ 8
Figura 5 - Reciclagem de resduo plstico por tipo de resduo. ................................................. 9
Figura 6 - Cadeia Produtiva das resinas termoplsticas ........................................................... 10
Figura 7 - Cadeia Produtiva dos plsticos convencionais ........................................................ 11
Figura 8 Principais processos de transformao das resinas termoplsticas ......................... 12
Figura 9 - As quatro fases do processo de rotomoldagem ....................................................... 15
Figura 10 - Formao da pea no interior do molde................................................................. 17
Figura 11 Exemplo do Grafico de Controle Estatstico de Processo ...................................... 25
Figura 12 - Mtodo subtrativo de mistura de cores. ................................................................. 35
Figura 13 - Mtodo aditivo de mistura de cores. ...................................................................... 35
Figura 14 - Coordenadas de L, a, b no espao de cores ........................................................... 36
Figura 15 - Valores L, a, e b de acordo com CIELAB. ................................................. 37
Figura 16 - Como calcular a diferena entre duas cores........................................................... 37
Figura 17 - Como calcular a diferena de cor no diagrama CIELAB ...................................... 38
Figura 18 - (a) Projetada em Computador (b) Microscopia de varredura ............................ 50
Figura 19 - Controle Coordenada "a" ....................................................................................... 63
Figura 20 Grfico do Desvio Padro Coordenada "a" ........................................................... 63
Figura 21 - Controle Coordenada "b" ....................................................................................... 64
Figura 22 Grfico do Desvio Padro Coordenada "b" .......................................................... 65
Figura 23 - Grfico 3: Controle Coordenada "L" Clara e Escura ............................................. 66
Figura 24 Grfico do Desvio Padro Coordenada "L" .......................................................... 66
X
Figura 25 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: a) Custo da produo e b) ndice de fluidez
do material plstico ................................................................................................................... 68
Figura 26 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: a) Impacto e b) Fora mxima.................. 68
Figura 27- Efeitos dos fatores sobre as respostas: a) limite de resistncia e b) Limite de
escoamento ............................................................................................................................... 69
Figura 28 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: a) Carga limite de escoamento e b) Mdulo
de elasticidade........................................................................................................................... 69
Figura 29 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: a) Alongamento e b) Alongamento na
Carga Mxima .......................................................................................................................... 70
Figura 30 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Custo da produo ................................... 71
Figura 31 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: ndice de fluidez do material plstico. ..... 71
Figura 32 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Impacto ..................................................... 72
Figura 33 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Fora mxima ........................................... 72
Figura 34 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Limite de resistncia................................. 73
Figura 35- Efeitos dos fatores sobre as respostas: Limite de escoamento................................ 73
Figura 36 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Carga limite de escoamento ..................... 74
Figura 37- Efeitos dos fatores sobre as respostas: Alongamento. ............................................ 74
Figura 38 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Alongamento na Carga Mxima .............. 75
Figura 39 - Efeitos dos fatores sobre as respostas: Mdulo de elasticidade............................ 75
Figura 40 - Superfcie de resposta para avaliar as influncias mtuas do MB nano carbonato e
do cido esterico sobre os custo do produto. .......................................................................... 76
Figura 41 - Superfcie de resposta para avaliar as influncias mtuas do MB nano e do
estearato de zinco sobre o custo do produto. ............................................................................ 77
Figura 42 - Superfcie de resposta para avaliar as influncias mtuas do cido esterico e do
estearato de zinco sobre o custo do produto. ............................................................................ 78
Figura 43 - Superfcie de resposta para avaliar as influncias mtuas do cido esterico e do
estearato de zinco sobre a porcentagem de alongamento do produto....................................... 79
XI
Figura 44 - Superfcie de resposta para avaliar as influncias mtuas do cido esterico e do
estearato de zinco sobre a porcentagem de alongamento do produto....................................... 80
Figura 45 - Curva de nvel para avaliar a influncia do cido esterico sobre o limite de
escoamento. .............................................................................................................................. 81
Figura 46 - Curva de nvel para avaliar a influncia do cido esterico sobre o limite de
escoamento. .............................................................................................................................. 82
XII
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Fatores e nveis para o delineamento de experimentos ........................................... 55
Tabela 2 - Valores para realizao dos ensaios via extruso .................................................... 56
Tabela 3 - Resultados dos ndices de Capabilidade do Processo Cp, Cpk e Cpm ................... 61
Tabela 4 - Especificao e Limites de Controle ....................................................................... 62
XIII
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Padres de No aleatoriedade ................................................................................ 26
Quadro 2 - Produtos de nanotecnologia desenvolvidos no Brasil ............................................ 42
Quadro 3 - Nanotecnologias de maior impacto no Brasil, por ordem de importncia. ............ 43
Quadro 4 - Condicionantes do futuro do desenvolvimento de nano materiais no Brasil ......... 44
Quadro 5 - Mapa tecnolgico de nano materiais no Brasil (2008-2025) ................................. 45
Quadro 6 - Condio tima para o delineamento de experimentos .......................................... 58
XIV
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABIPLAST - Associao Brasileira da Indstria do Plstico
ABDI Agncia Brasileira de Desenvolvimento Industrial
ABS Acrilonitrila Butadieno Estireno
ASTM - American Society for Testing and Materials
CEP Controle Estatstico de Processo
CIE - Commission internationale de l'clairage
DIN - Deutsche Institut fur Normung
DSC - Differential scanning calorimetry
DOE Delineamento de Experimentos
GSCS - Gesto da Sustentabilidade na Cadeia de Suprimentos
ISO - International Organization for Standardization
LC Linha Central, media dos valores do grfico
LIE Limite Inferior de Especificao
LSE Limite Superior de Especificao
LIC Limite Inferior de Controle
LSC Limite Superior de Controle
MB Master Batch, composto concentrado de pigmentos e aditivos
MEV Microscopia Eletrnica de Varredura
MOLP - Microscopia tica de Luz Polarizada
PA - Poliamidas ou nylons
PC Policarbonatos
PE - Polietileno
PEBD - Polietileno de Baixa Densidade
PEAD - Polietileno de Alta Densidade
XV
PELBD - Polietileno Linear de Baixa Densidade
PEUAPM - Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular
PEUBD - Polietileno de Ultra Baixa Densidade
PBT Polibutileno Tereftalato
PMMA - Polimetilmetacrilato ou Acrlico
POM Poliacetal ou Polixido de Metileno
PP Polipropileno
PPS - Sulfeto de Polifenileno
PTFE - Politetrafluoretileno
PVC Policloreto de Vinil
PVDF - Fluoreto de Polivinilideno
SAN - Estireno Acrilonitrilo
SSSP ou S3P Solid Stat Shear Pulverization (pulverizao atravs do cisalhamento no
estado slido)
TPE - Elastmeros Termoplsticos
WCED - World Commission on Environment and Development
XVI
ANEXOS
Anexo A - Fatores para os Limites de Controle da Mdia ...................................................... 95
Anexo B - Fatores para os Limites de Controle do Desvio Padro. ......................................... 96
Anexo C - Tabela com amostras avaliadas da Coordenada a ............................................... 97
Anexo D - Tabela com amostras avaliadas da Coordenada b ............................................... 98
Anexo E - Tabela com amostras avaliadas da Coordenada L ............................................... 99
XVII
SUMARIO
1. INTRODUO ........................................................................................................ 1
1.1 Justificativa ............................................................................................................ 2
1.2 Objetivo Geral ....................................................................................................... 4
1.3 Objetivo Especifico ................................................................................................ 4
2. FUNDAMENTAO TERICA .............................................................................. 5
2.1 A Indstria Plstica ................................................................................................ 5
2.1.1 A Cadeia Produtiva do Polietileno ...................................................................... 9
2.1.2 Processos de Produo ................................................................................... 11
2.1.3 Polietileno ......................................................................................................... 12
2.2 Rotomoldagem .................................................................................................... 14
2.3 Controle de Qualidade ........................................................................................ 19
2.4 Controle Estatstico de Processo ........................................................................ 20
2.4.1 Padres de No Aleatoriedade para Grficos do CEP ..................................... 25
2.4.2 ndices de Capacidade de Processo ................................................................ 28
2.4.3 Aplicao do Controle Estatstico de Processo ................................................ 30
2.5 A Cor ................................................................................................................... 33
2.5.1 Aplicao da Cor no Controle de Qualidade .................................................... 39
2.6. Nanotecnologia .................................................................................................. 40
2.6.1 Produo e evoluo da nanotecnologia ......................................................... 41
2.6.2 Aplicao da Nanotecnologia ........................................................................... 45
2.6.3 Nano carbonato Aplicado em Polmeros .......................................................... 48
2.7 Delineamento de experimentos. .......................................................................... 50
3. METODOLOGIA ................................................................................................... 54
3.1 Escolha do Mtodo a ser Utilizado ...................................................................... 54
XVIII
3.2 Elaborao do Delineamento de Experimentos .................................................. 54
3.3 Mtodo de ensaio para avaliao do composto com nano carbonato. ................ 57
3.4 Condio tima para o delineamento de experimentos. ..................................... 57
3.5 Mtodos de ensaio para avaliao das amostras do composto colorido. ........... 58
3.6 Equaes para construo dos grficos de controle e S ................................. 59
3.7 Construo dos grficos de controle e S ......................................................... 61
3.8 Clculos dos ndices de capabilidade do processo ............................................. 61
4. RESULTADOS, ANLISE E DISCUSSO. ......................................................... 62
4.1 Resultados e Discusses Grficos de Controle ................................................. 62
4.1.1 Analise do grfico referente coordenada a ................................................. 62
4.1.2 Analise do grfico referente coordenada b ................................................. 64
4.1.3 Analise do grfico referente coordenada L ................................................. 65
4.1.4 Analisando os resultados finais ....................................................................... 67
4.2 Delineamento de experimento para obteno da condio tima. ...................... 67
4.2.1 Anlises dos Efeitos dos fatores sobre o custo de ndice de fluidez. ............... 67
4.2.2 Anlises dos Efeitos dos fatores sobre o impacto e a Fora mxima. ............. 68
4.2.3 Anlises dos Efeitos dos fatores sobre o limite de resistncia e limite de
escoamento. .............................................................................................................. 69
4.2.4 Anlises dos Efeitos dos fatores sobre a carga no limite de escoamento e o
mdulo de elasticidade. ............................................................................................. 69
4.2.5 Anlises dos Efeitos dos fatores sobre o alongamento e sobre o alongamento
na carga mxima ....................................................................................................... 70
4.3 Anlises dos efeitos dos fatores sobre as respostas no grfico de Pareto ......... 70
4.4 Anlises dos efeitos atravs da superfcie de resposta. ...................................... 76
5. CONCLUSES ..................................................................................................... 83
5.1. Sugestes para trabalhos futuros ....................................................................... 83
XIX
6.0 REFERNCIAS ................................................................................................... 85
7.0 ANEXOS ............................................................................................................. 95
7.1 Anexo A Tabela fatores para os limites de controle ......................................... 95
7.2 Anexo B Tabela fatores para os limites de controle Desvio Padro .............. 96
7.3 Anexo C Tabela com amostras avaliadas da Coordenada a ......................... 97
7.4 Anexo D Tabela com amostras avaliadas da Coordenada b ......................... 98
7.5 Anexo E Tabela com amostras avaliadas da Coordenada L ......................... 99
1
1. INTRODUO
Observa-se um aumento na utilizao das resinas termoplsticas, popularmente
conhecidas por plsticos, nos mais diversos segmentos industriais e no consumo domstico. O
avano tecnolgico dos equipamentos de produo, a aplicao de novas tecnologias na
composio das resinas termoplsticas tem criado solues inovadoras para as mais diversas
aplicaes. Ainda como vantagem existe a possibilidade da reduo de massa dos produtos, a
reciclagem dessas peas e produtos que atendem s novas exigncias ambientais e a reduo
dos custos de produo.
De acordo com a Associao Brasileira da Indstria do Plstico, ABIPLAST, a
produo mundial de plsticos em 2011 alcanou 280 milhes de toneladas, sendo a China o
maior produtor mundial com 23% do total produzido, seguido pela Europa com 21%, EUA,
Canad e Mxico com 20% e a sia com 16%. O Brasil produz o equivalente a 2% da
produo mundial de plstico (ABIPLAST, 2013).
A produo de plsticos no Brasil em 2007 foi de 5.555mil toneladas e em 2012
atingiu 6.665 mil toneladas representando R$ 53,83 bilhes contra 36,98 bilhes em 2007. As
empresas brasileiras exportaram aproximadamente 5% da sua produo, enquanto as
importaes representaram 13% do consumo aparente nacional em 2012 (ABIPLAST, 2013).
De acordo com a ABIPLAST (2013), os principais processos produtivos utilizados
na produo de transformados plsticos so extruso com 54,6%, injeo 31,1%, sopro 6,6%,
termoformagem 2,9%, rotomoldagem 1,9%, emulso 1,5%, laminao 1,0% e outros com
1,8%.
Em todos os processos produtivos h a possibilidade de variaes nos processos de
produo que podem gerar problemas de qualidade no produto final. Como forma de
solucionar problemas de qualidade e variabilidade nas caractersticas dos produtos plsticos o
CEP tem se mostrado muito eficiente em diversos outros segmentos de produo, portanto a
sua aplicao na produo de compostos termoplsticos seria uma soluo vivel. A utilizao
do delineamento de experimentos permite otimizar as propriedades mecnicas dos compostos
termoplsticos.
A rotomoldagem um processo de produo utilizado na moldagem de artigos
plsticos ocos, abertos ou vazados, sem emendas e de vrios tamanhos e formas, como por
2
exemplo, manequins, reservatrios para gua potvel, brinquedos, caixas para transportes,
peas para mquinas agrcolas e indstria automobilstica, reservatrios para produtos
qumicos, containers para reciclados, entre outras aplicaes. Podem ser utilizadas neste
processo de produo resinas termoplsticas como o PVC, PA, PC, POM, ABS, PP, PE entre
outros. No entanto mais de 85% das peas rotomoldadas so fabricados com polietileno (PE),
principalmente em funo da sua estabilidade trmica (YAN et al. 2006).
Uma forma de resolver problemas de aplicao de produtos plsticos, por exemplo, a
curvatura de tanques, seria o desenvolvimento de um composto utilizando a nanotecnologia.
O desenvolvimento de qualquer produto que seja composto por mais de um componente
requer algumas tcnicas especiais de experimento para uma avaliao adequada dos
resultados das misturas. O delineamento de experimento fundamentado em conceitos
estatsticos e outras disciplinas cientficas permitindo planejamentos de experimentos de
forma eficiente para realizar inferncias significativas sobre os dados obtidos nos
experimentos planejados (CORNELL, 2011).
A nanotecnologia colocada como um motor propulsor do desenvolvimento e
inovao tecnolgica do sculo XXI, graas s propriedades diferenciadas e ainda
desconhecidas e inexploradas de materiais e dispositivos em escala nanomtrica. Alguns
estudos estratgicos sobre as perspectivas da nanotecnologia indicam a existncia de
programas governamentais de fomento pesquisa e desenvolvimento, empresas e instituies
atuantes em muitos pases ao redor do mundo, com investimentos crescentes e alinhados s
estratgias de competitividade (MILANEZ et al. 2011). So escassos os trabalhos com
nanotecnologia aplicados em compostos para produo de transformados plsticos pelo
processo de rotomoldagem.
1.1 Justificativa
Em um mercado globalizado que possui um nmero cada vez maior de peas
fabricadas pelo processo de rotomoldagem h a necessidade de um controle rgido da
colorao dos lotes fabricados. O controle de qualidade realizado atravs da anlise visual ou
da avaliao atravs do espectrofotmetro sem a aplicao de uma tcnica estatstica
especfica dificulta o registro do histrico das ltimas produes e anlise das causas de
variabilidade durante a produo dos lotes. O desenvolvimento de novos produtos com
3
excelente desempenho e baixo custo exige a aplicao de novas tecnologias e tcnicas de
desenvolvimento de produtos.
Com o aumento da produo e novas aplicaes elevou-se a necessidade de aplicar
tcnicas de controle e desenvolvimento de produtos para solucionar problemas de qualidade
surgidos nestas novas aplicaes a fim de evitar reclamaes e problemas de aplicao destes
produtos, por exemplo, o problema da variao da tonalidade de cor nos produtos acabados
para consumo, de curvatura, flexo da parte superior ao receber presso externa, na utilizao
de tanques rotomoldados.
Para controlar um parmetro subjetivo como a cor, necessria a aplicao de uma
tcnica estatstica especfica.
Assim este trabalho prope investigar, como ponto central do seu desenvolvimento,
as seguintes questes:
a) Como reduzir a variabilidade de cor na produo de compostos termoplsticos de
polietileno?
b) Como melhorar as caractersticas do composto de PE micronizado utilizado na
fabricao de tanques rotomoldados com a aplicao do nano composto de CaCO3?
Como respostas provveis s questes formuladas, o trabalho buscou a confirmao
para as seguintes respostas:
A variabilidade pode ser reduzida com a aplicao do Controle Estatstico de
Processo CEP no controle da produo dos compostos termoplsticos atravs das
coordenadas colorimtricas baseadas no sistema CIELAB avaliadas atravs de um
espectrofotmetro.
A aplicao do delineamento de experimentos na composio percentual do
composto de rotomoldagem pode identificar a melhor composio para o produto final
Em funo destas razes, relevante a proposta deste trabalho que procura
estabelecer uma tcnica de aplicao do controle estatstico do processo ao controle da
colorao na fabricao dos compostos termoplsticos e aplicao do delineamento de
experimentos na otimizao das propriedades de um composto de polietileno com nano
carbonato.
4
1.2 Objetivo Geral
O trabalho pretende demonstrar a aplicao do CEP no controle de qualidade da cor
em um processo de produo de compostos coloridos e a utilizao do delineamento de
experimentos na otimizao de um composto com nano carbonato para a produo de
transformados plsticos pelo processo de rotomoldagem.
1.3 Objetivo Especifico
Este trabalho tem como objetivos especficos:
a) Estabelecer um procedimento para monitorar as variveis que definem uma cor,
atravs das cartas de controle, possibilitando a formao de um banco de dados com todo o
histrico das produes fornecendo informaes para um estudo estatstico das causas da
variabilidade da cor durante a produo dos compostos.
c) Aplicar o procedimento em uma empresa produtora de compostos termoplsticos
como forma de otimizao na aprovao dos lotes, auxiliando quanto s medidas de correo
a serem aplicadas no lote. Aplicar o procedimento de forma a gerar um aperfeioamento no
controle de qualidade dos lotes produzidos e avaliar a estabilidade do processo atravs dos
ndices de capabilidade de processo
d) Utilizar o delineamento de experimentos para agilizar o processo de otimizao de
um novo produto atingindo o melhor desempenho possvel do composto com nano carbonato
melhorando as propriedades mecnicas do polietileno destinado produo de tanques
rotomoldados.
5
2. FUNDAMENTAO TERICA
2.1 A Indstria Plstica
Prprio para ser moldado ou modelado o significado da palavra plstico, deriva do
grego plastikos, que so materiais polimricos orgnicos sintticos, com constituio
macromolecular, dotada de grande maleabilidade, propriedade de moldar-se em distintas
formas, facilmente moldvel mediante o emprego de calor e presso (COUTINHO et al.
2003).
O plstico est presente no cotidiano das pessoas nos mais diversos setores e
aplicaes. Pode-se encontr-lo em aplicaes simples, como embalagens de alimentos que
auxiliam no transporte e conservao, permitindo o transporte por longas distncias. Estes so
exemplos que mostram algumas utilizaes do plstico para dar mais praticidade, segurana e
qualidade de vida sociedade moderna.
O plstico uma alternativa para auxiliar no avano das novas tecnologias, sem os
plsticos muitas aplicaes modernas, como automveis, equipamentos de informtica,
telefonia celular no teriam o desempenho e eficincia que apresentam atualmente. Existem
aplicaes que exigem maior nvel de tecnologia, como por exemplo, revestimento de tubos
para explorao de petrleo em guas profundas, revestimentos de aeronaves, equipamentos
hospitalares e de informtica, prteses humanas, painis fotovoltaicos, que aliados a novos
recursos da cincia, como por exemplo, a nano tecnologia, podem trazer solues inovadoras
nas mais diversas aplicaes (ABIPLAST, 2013).
De acordo com o relatrio ABIPLAST (2013), a indstria de transformao do
plstico agrega cerca de 12 mil empresas, com 348 mil postos de trabalhos que a coloca como
terceiro maior empregador da indstria de transformao. Esta indstria muito diversificada,
sendo considerada uma soluo em termos tcnicos para outros setores, atuando como insumo
para a produo de outros bens, e na forma de produto final destinado ao consumidos final.
Segundo a ABIPLAST (2013), h uma tendncia de aumento no faturamento deste
segmento. Em 2012 houve um faturamento 7% maior que em 2011, resultando em R$ 56,49
bilhes, conforme mostrado na Figura 1.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADntesehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Macromol%C3%A9culashttp://pt.wikipedia.org/wiki/Maleabilidadehttp://pt.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o
6
Figura 1 - Faturamento do setor de transformados plsticos em 2012
Fonte: ABIPLAST (2013)
No Brasil, entre 2011 e 2012 houve um crescimento, em massa, de 5% na produo
de transformados plsticos, transformando 6,66 milhes de toneladas de material plstico,
conforme mostrado na Figura 2, representando 2% da produo mundial que foi de 280
milhes de toneladas em 2011, com um crescimento de 4% em relao ao ano anterior.
Figura 2 - Produo mundial de plsticos em 2011
Fonte: ABIPLAST (2013)
7
As principais resinas termoplsticas consumidas no Brasil so polipropileno (PP),
com 27%, polietileno (PE), 36% e policloreto de vinila (PVC), 17%, que juntas representam
80% do consumo total das resinas termoplsticas, conforme mostrado na Figura 3.
Figura 3 Principais resinas termoplsticas consumidas no Brasil em 2012
Fonte: ABIPLAST (2013)
O rpido crescimento da populao mundial aumentou o consumo dos plsticos
levando a uma discusso com relao destinao dos resduos industriais e ps-consumo
domstico (KUMAR et al. 2010).
O termo reciclvel quer dizer que o material utilizado em um produto, aps ter
terminado a sua vida til, pode ser reprocessado, entrar novamente no ciclo de produo e ser
recolocado no mesmo produto ou em outro similar, processo que pode ser repetido inmeras
vezes. A reciclagem mecnica aquela que transforma os resduos plsticos industriais em
produtos similares aos originais, utilizando os mesmos mtodos de fabricao dos produtos
feitos com o material virgem (CALLISTER, 2007).
A reciclagem do material reduz o consumo da matria prima e os resduos gerados
pelos produtos transformados podem retornar ao processo produtivo. A reciclagem pode
8
reutilizar o resduo ps-consumo, aqueles resultantes da utilizao pelos consumidores
domsticos, e ainda utilizar o resduo industrial que pode ser realizado na prpria empresa
consumidora, ou utilizar o servio de um terceiro que recolhe e reprocessa o resduo
(KUMAR et al. 2010).
A reciclagem uma atividade importante para a economia e o meio ambiente. Como
exemplo, pode ser citada a recuperao de componentes e materiais utilizados em veculos,
que fornece um benefcio econmico ao fabricante que recicla o produto e reduz o impacto
ambiental da indstria automobilstica. O automvel um exemplo de um bem produzido que
retrata o aumento do uso de plsticos em aplicaes industriais. O ndice de reciclagem
demonstra a porcentagem de material reciclado (JEKEL et al. 2007).
A Figura 4 mostra o ndice de reciclagem mecnica dos plsticos ps-consumo no
mundo sendo possvel observar que o Brasil ocupa o dcimo lugar quando comparado com as
demais naes. O Brasil recicla cerca de 22% de todo plstico ps-consumo produzidos no
pas.
Figura 4 - Reciclagem mecnica de plstico ps consumo
Fonte: ABIPLAST (2013)
9
Na Figura 5 demonstrado o percentual de reciclagem de resduo plstico por tipo de
resina em 2010, possvel observar que o PEBD/L, principal resina utilizado na
rotomoldagem, possui uma reciclagem em torno de 72%.
Figura 5 - Reciclagem de resduo plstico por tipo de resduo.
Fonte: ABIPLAST (2013)
2.1.1 A Cadeia Produtiva do Polietileno
Conforme ABIPLAST (2013), a cadeia de produo das resinas termoplsticas
segmentada em trs geraes, a partir do refino do petrleo gerando nafta, leos combustveis,
gs liquefeito de petrleo (GLP) e a nafta. A primeira gerao a nafta passa pelo processo de
craqueamento, produzindo eteno, propeno, buteno, butadieno, que so as principais matrias
primas utilizadas na polimerizao. A segunda gerao, a partir das reaes de polimerizao
as resinas termoplsticas, popularmente chamadas de plsticos, so produzidas. A terceira
gerao, as resinas termoplsticas passam pelo processo de transformao nos quais so
fabricados os produtos para o consumidor final, conforme mostrado na Figura 6.
10
.
Figura 6 - Cadeia Produtiva das resinas termoplsticas
Fonte: adaptado de ABIPLAST (2013)
Na terceira gerao esto inseridos todos os processos de transformao que utilizam
as resinas termoplsticas para fabricao de produtos transformados. O processo de
rotomodagem de peas est inserido no mesmo nvel das peas injetadas, sopradas e
extrusadas. Na Figura 7 apresentada a cadeia produtiva dos produtos plsticos, incluindo o
polietileno convencional.
11
Figura 7 - Cadeia Produtiva dos plsticos convencionais
Fonte: adaptado de Padilha e Bomtempo (1999)
2.1.2 Processos de Produo
Os transformados plsticos podem ser moldados em vrios processos de
transformao para dar origem aos produtos destinados ao mercado de peas ou utenslios
diretos para o consumidor final. Ainda podem ser processados na preparao de um composto
moldvel utilizando modificadores de impacto, lubrificantes, aditivos como plastificantes,
absorvedores de radiao ultravioleta, corantes e pigmentos. Podem ser processados por
12
injeo, extruso, sopro, rotomoldagem e termoformagem (processo que consiste em moldar
chapas plsticas dando forma ao produto atravs da utilizao de calor, presso e vcuo),
laminao, entre outros (SESI, 2013).
Na Figura 8 so apresentados os processos produtivos utilizados e a respectiva
porcentagem de cada processo na produo total de transformados plsticos no Brasil
(ABIPLAST, 2013).
Figura 8 Principais processos de transformao das resinas termoplsticas
Fonte: adaptado de ABIPLAST (2013)
2.1.3 Polietileno
O polietileno quimicamente um dos polmeros mais simples, obtido pela
polimerizao do etileno, em funo disso e da sua alta produo mundial tambm um dos
polmeros de menor custo. Devido sua natureza parafnica, ao seu alto peso molecular e sua
estrutura parcialmente cristalina, os polietilenos so inertes maioria dos produtos qumicos
13
comuns. Em condies normais no so txicos podendo ser usados em contato com produtos
alimentcios e farmacuticos. Pode ser produzido por diferentes reaes de polimerizao
gerando cinco tipos diferentes de polietileno podem ser produzidos:
- Low Density Poly (ethylene) LDPE ou como a sua traduo para a lngua
portuguesa: Polietileno de Baixa Densidade PEBD
- Hight Density Poly (ethylene) HDPE ou como a sua traduo para a lngua
portuguesa: Polietileno de Alta Densidade PEAD
-Linear Low Density Poly (ethylene) LLDPE ou como a sua traduo para a lngua
portuguesa: Polietileno Linear de Baixa Densidade PELBD
-Ultra-Hight Molecular Weight Poly (ethylene) UHMWPE) ou como a sua traduo
para a lngua portuguesa Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM)
-Ultra-Low Density Poly (ethylene) ULDPE ou como a sua traduo para a lngua
portuguesa Polietileno de Ultra Baixa Densidade PEUBD
Em cada um dos tipos de polietileno a estrutura tem influncia direta sobre a sua
densidade e suas propriedades mecnicas. No polietileno de baixa densidade, as ramificaes
longas aumentam a resistncia ao impacto, diminuem a densidade e facilitam o processamento
enquanto que as ramificaes curtas, presentes no polietileno linear de baixa densidade,
aumentam a cristalinidade e a resistncia trao em relao ao polietileno de baixa
densidade. A linearidade das cadeias e consequentemente a maior densidade do PEAD fazem
com que a orientao, o alinhamento e o empacotamento das cadeias sejam mais eficientes; as
foras intermoleculares possam agir mais intensamente, e, como consequncia, a
cristalinidade seja maior que no caso do PEBD. Sendo maior a cristalinidade, a fuso poder
ocorrer em temperatura mais alta (COUTINHO et al. 2003).
Normalmente sua origem est ligada ao petrleo, por exemplo, uma das fraes, a
nafta fornecida para as centrais qumicas e petroqumicas, onde passa por uma srie de
processos, dando origem aos principais monmeros, como, por exemplo, o eteno, que atravs
da polimerizao transformado no polietileno (ABIPLAST, 2013).
Os principais tipos de plsticos, ou resinas termoplsticas so polipropileno (PP),
polietileno (PE) e policloreto de vinila (PVC), que juntos representam 83% da matria prima
utilizada. Ainda temos o Polietileno tereftalato (PET), poliestireno (PS), politetrafluoroetileno
14
(PTFE), acrilonitrila butadieno estireno (ABS), poliamidas ou nylons (PA), policarbonato
(PC), poliacetal ou polixido de metileno (POM), polibutileno tereftalato (PBT),
polimetilmetacrilato ou acrlico (PMMA). Sulfeto de polifenileno (PPS), fluoreto de
polivinilideno (PVDF), polibutileno tereftalato (PBT), estireno acrilonitrilo (SAN),
elastmeros termoplsticos (TPE) (ABIPLAST, 2013).
O polietileno tem uma estabilidade trmica relativamente alta, tornando-o adequado
para o processamento por um longo perodo em um ambiente de alta temperatura, condio
que caracteriza a rotomoldagem. Juntamente com o seu custo relativamente baixo, estas so
as principais razes por que domina a indstria de rotomoldagem (TAN, 2010).
2.2 Rotomoldagem
um processo de transformao de termoplsticos adequado fabricao de uma
grande variedade de artigos ocos, vazados ou abertos. Produtos tpicos da moldagem
rotacional incluem tanques de gua e produtos qumicos, caiaques, e barreiras de estrada,
brinquedos, como bolas para tnis de mesa, at manequins, caixas de gua (TAN, 2010).
De acordo com Tan (2010), inicialmente, a resina micronizada do polmero
temperatura ambiente carregada dentro de um molde de metal. O molde depois rodado
biaxialmente em torno de dois eixos perpendiculares entre si e transferido para um forno. No
interior do forno, o conjunto do brao rotativo aquecido acima da temperatura de fuso do
polmero. Subsequentemente, o molde arrefecido at temperatura ambiente, antes que a
pea seja removida do molde. O polietileno o polmero mais amplamente utilizado na
indstria de moldagem rotacional, o que representa cerca de 80 a 90% do volume total
consumido.
Crawford e Throne (2002) afirmam que a moldagem rotacional, conhecida como
Rotomoldagem ou Rotocasting, um processo de transformao de termoplsticos que se
baseia na rotao biaxial de um molde contendo o material a ser processado atravs de quatro
fases fundamentais que so: o carregamento do polmero em p (a), o aquecimento(b),
resfriamento (c) e a desmoldagem (d), conforme descrito na Figura 9.
15
Figura 9 - As quatro fases do processo de rotomoldagem
Fonte: Islaboo (2005)
Um tempo de ciclo tpico para a produo de um molde de cubo de 300 mm de lado
com a espessura da parede 3 mm numa mquina de tipo carrossel, de cerca de 30 min.
Convencionalmente, o processo de aquecimento do molde em rotao realizado por
conveco forada de ar e o resfriamento realizado por pulverizao de gua na parte
externa do molde (TAN, 2010).
Em seu trabalho Tan et al. (2012) afirma que calor deve ser aplicado ao longo da
espessura do molde sendo transferido para o polmero de forma continua e bem distribuda
atravs das paredes do molde. Porque o aquecimento assimtrico no processo convencional de
moldagem rotacional pode resultar na deformao da pea, O resfriamento simtrico em
ambos os lados do molde tambm beneficia as propriedades fsicas, tais como a contrao e
empenamento.
De acordo com Hornsby et al. (2011), o processo de rotomoldagem tem um tempo de
ciclo relativamente longo, o que dificulta o crescimento mais generalizado da utilizao do
16
processo. Durante cada ciclo, tanto o polmero como o molde devem ser aquecidos desde a
temperatura ambiente at a uma temperatura acima do ponto de fuso do polmero,
subsequentemente, resfriado at temperatura ambiente. O tempo de resfriamento no
processo relativamente longo, devido baixa condutividade trmica dos plsticos. Apesar
de ser possvel um resfriamento rpido na parte externa, as taxas de resfriamento internas so
a maior limitao. Isso faz com que o processo seja economicamente invivel para grandes
sries de produo de peas pequenas.
So vrios os trabalhos nos quais os pesquisadores tm se esforado para minimizar
os tempos de ciclo atravs da aplicao de vrios procedimentos de refrigerao interna,
simulaes de computador e investigaes prticas.
Hornsby et al. (2011), tambm descreve os efeitos da taxa de resfriamento sobre a
morfologia, contrao, deformao e propriedades de impacto de poliolefinas rotacionalmente
moldados. O resfriamento simtrico aumentou as propriedades mecnicas e reduziu o
potencial de empenamento ou deformao nas peas moldadas.
Comisso et al. (2013) realizaram estudo sobre o empenamento de peas de
polietileno linear de baixa densidade (PELBD) moldada por rotomoldagem. Foi avaliado o
efeito de diferentes fatores como espessura da pea, taxa de resfriamento e dimetro de tubo
de ventilao. As caractersticas de cristalinidade e morfologia na espessura das peas
rotomoldadas foram avaliadas por Calorimetria Exploratria Diferencial (DSC - Differential
scanning calorimetry) e Microscopia tica de Luz Polarizada (MOLP). Concluiu-se que o
grau de empenamento aumenta com a taxa de resfriamento. Para reduzir o empenamento
concluiu-se que uma ao efetiva o aumento do dimetro do tubo de ventilao. Foi
observado que a cristalinidade e o tamanho de esferulitos (estruturas que consistem de um
agregado de cadeias paralelas que se irradiam a partir de um ponto central nas trs direes
formando esferas) se mostraram menores nas posies ao longo da espessura das peas
rotomoldadas onde as taxas de resfriamento eram mais rpidas.
Islaboo (2005) descreve que o processo de formao das peas no molde ocorre
com a adeso das partculas mais finas na parede do molde formando uma fina camada,
chamada de filme, em seguida camada aps camada depositada formando as paredes da
pea, conforme a Figura 10.
17
Figura 10 - Formao da pea no interior do molde
Fonte: Islaboo, 2005
Uma caracterstica importante do polietileno utilizado para o processo de
rotomoldagem a distribuio granulomtrica das partculas que devem apresentar forma
regular e partculas finas para que possa permitir a formao do filme inicial no qual as
demais partculas sero depositadas para formao da parede da pea (ISLABOO, 2005).
Kulikov et al. (2010) descreve que o polietileno (PE) e as demais resinas utilizadas
para moldagem rotacional so usados na forma de ps ou de micro-peletes, geralmente tm
tamanhos de partculas inferiores a 0,8 mm. Durante o aquecimento em um molde de
rotomoldagem essas partculas se unem e se fundem em uma s pea. Uma desvantagem do
processo de rotomoldagem so tempos de ciclo longos que afetam a taxa de produtividade e
tem a tendncia de aumentar a degradao trmica do polmero. Um dos problemas da
rotomoldagem so as bolhas de gases presos durante a sinterizao dos ps de PE que
reduzem a resistncia mecnica do artigo produzido. Uma proposta utilizar misturas de PE
aditivados com o cido ctrico, slica ativa e vinil-silanos para acelerar a sinterizao das
partculas de polietileno e reduzir o nmero de bolhas na massa fundida.
Aissa et al. (2010) descrevem que a moldagem rotacional um mtodo de
processamento de baixo cisalhamento, que utiliza ps-polimricos que giram lentamente a
temperaturas elevadas para fazer grandes artigos de plstico. Esses compostos geralmente
18
podem conter aditivos, tais como antioxidantes, estabilizadores de UV, e corantes, que so
incorporados no p da resina antes da moldagem.
So descritas trs tcnicas utilizadas comercialmente para incorporar os aditivos:
mistura seco, turbo-mistura, extruso e posterior micronizao do polietileno, e um processo
contnuo, conhecido como SSSP ou S3P Solid Stat Shear Pulverization (pulverizao
atravs do cisalhamento no estado slido) para dispersar os materiais corantes na matriz de
polmero antes da moldagem. demostrado que SSSP pode ser usado como um processo de
baixo custo como mtodo de preparao de compostos para rotomoldagem. Em particular, foi
demonstrado que SSSP elimina aglomerao dos pigmentos e corantes, e o streakiness
(listras, faixas de corantes) frequentemente encontrados nos ps misturados a seco ou turbo-
misturados, preservando ao mesmo tempo o desempenho mecnico e reduzindo a quantidade
de corante necessrio para preparar o composto de rotomoldagem em relao a uma amostra
que foi apenas misturado a seco (BRUNNER e TORKELSON 2012).
Uma aplicao importante a rotomoldagem de compostos que geram espumas
utilizadas para reforar as peas rotomoldadas ou como isolantes trmicos.
Marcilla et al. (2008) explica que a rotomoldagem de compostos que permitem a
formao de espumas tornou-se de grande importncia na indstria de processamento de
polmeros, pois materiais celulares, polmero que contm clulas de ar formando espumas,
oferecem vantagens sobre os materiais tradicionais e polmeros no celulares. As espumas
tm propriedades nicas de isolamento trmico, excelentes caractersticas de resistncia ao
impacto, flutuabilidade, e excelente relao de fora-peso por isso tm sido usadas para
reforar as peas rotomoldadas.
Em seu trabalho, Lefas et al. (1998), informam que um dos inconvenientes das peas
rotomoldadas ocas a baixa resistncia mecnica, utiliza-se a espuma de poliuretano para
preencher as cavidades, porm devido incompatibilidade do poliuretano termoplstico e as
peas rotomoldados, em funo da fraca interface de unio entre os dois tipos de polmero,
surgem limitaes na melhoria das propriedades mecnicas dos produtos rotomoldados com
espuma de poliuretano. Outra maneira de reforar a estrutura dos produtos rotomoldados
preencher a cavidade com uma espuma do mesmo termoplstico utilizado no processo de
rotomoldagem, neste caso o PELBD. H um outro problema na utilizao da espuma de
19
poliuretano que a incompatibilidade das duas resinas, o que impede a reciclagem adequada
do produto.
O reforo estrutural das peas ocas rotomoldadas pode ser realizado com a utilizao
de fibras.
De acordo com Lopes-Banuelos et al. (2012), as fibras naturais so recursos
renovveis, com um custo relativamente baixo, abundantes e ecologicamente correto. Como
caso especial, a fibra de sisal extrada da planta Tequilana Agave Weber variedade Azul,
planta produzida no estado de Jalisco, Mxico. Depois que o agave processado para se obter
o seu produto principal (o sumo para a produo de tequila, bebida tradicional do Mxico), as
fibras tornam-se um problema grave devido acumulao. Como outras fibras naturais, a
fibra de agave de baixo peso, barata, no abrasiva e biodegradvel pode ser utilizada para
reforar as propriedades mecnicas do polietileno rotomoldado.
Uma caracterstica importante do polietileno utilizado para o processo de
rotomoldagem a distribuio granulomtrica das partculas que devem apresentar forma
regular e partculas finas para que possa permitir a formao do filme inicial no qual as
demais partculas sero depositadas para formao da parede da pea (KULIKOV et al.2010).
2.3 Controle de Qualidade
O controle da qualidade das propriedades mecnicas dos compostos utilizados na
produo de transformados plsticos realizado atravs de ensaios em amostras retiradas do
processo de produo e seguem normas padronizadas, por exemplo, American Society for
Testing and Materials ASTM (Sociedade Americana de Testes e Materiais), International
Organization for Standardization ISO (Organizao Internacional para padronizao),
Deutsches Institut fur Normung - DIN (Instituto Alemo de Normatizao).
Os principais ensaios so: Densidade, ASTM D792; ndice de Fluidez ASTM D1238;
Teor de Cinzas, ASTM D5630; Resistncia ao Impacto Izod, ASTM D256; Resistncia
trao, alongamento, ASTM D638; Temperatura de Deflexo ao Calor, ASTM D648.
No controle da qualidade da cor, que uma propriedade organolptica que
sensibiliza o organismo humano, comum a utilizao da habilidade visual de um colorista.
Muitas vezes este controle visual aliado a um sistema colorimtrico que utiliza
espectrofotmetro para quantificar as diferenas de cores utilizando equaes colorimtricas,
20
por exemplo, da Commission internationale de l'clairage (Comisso Internacional de
Iluminao) CIE, porm no comum utilizar ferramentas estatsticas para monitorar esta
caracterstica.
2.4 Controle Estatstico de Processo
Segundo Ribeiro e Caten (2012), em 1925, o Dr. Walter Shewhart desenvolveu para
os laboratrios da Bell Telephones ferramentas estatsticas para examinar quando uma ao
corretiva deveria ser aplicada a um processo. Uma tcnica estatstica simples, mas ao mesmo
tempo muito poderosa para fazer a distino entre causas comuns e causas especiais: as cartas
de controle do processo. Em seu trabalho props o uso das cartas de controle para a anlise
dos dados provenientes de amostragem, substituindo a mera deteco e correo de produtos
defeituosos atravs da inspeo final pelo estudo e preveno dos problemas relacionados
qualidade, visando impedir que produtos defeituosos fossem produzidos. A ideia foi bem
aceita e em seguida, o controle da qualidade atravs das cartas de controle tambm passou a
ser utilizado na Inglaterra a partir de 1935 como base para os padres normativos britnicos.
Durante a segunda guerra mundial a aplicao do controle de qualidade e da
estatstica moderna passou a ser utilizada em um maior nmero de indstrias americanas.
Aps a guerra, foi a vez do Japo adotar o CEP, seguindo os padres americanos e a partir de
1954, os japoneses comearam a perceber que o controle da qualidade dependia muito de
fatores humanos e culturais. A partir dessa percepo, foi desenvolvido o conceito da
qualidade total, envolvendo a participao de todos os setores e funcionrios da empresa o
que muito contribuiu para que o Japo passasse a fabricar produtos da mais alta qualidade
utilizando as ferramentas estatsticas para dar base a esta nova filosofia de trabalho (RIBEIRO
e CATEN 2012).
No atual momento econmico as indstrias esto dedicados melhoria continua
buscando constantemente meios mais eficientes de produzir servios e produtos dando nfase
ao cliente, tanto interno como externo e compreendendo que a satisfao do cliente o
objetivo essencial do negcio (DOWN et al. 2005).
O CEP uma tcnica estatstica que envolve a coleta, a organizao e a interpretao
de dados para o controle de um processo durante a produo, com o objetivo de controlar e
melhorar continuamente a qualidade do produto e gerar um histrico de dados de fcil
21
consulta e visualizao ao longo do tempo. Os valores so plotados em grficos que
estabelecem os limites de controle do processo, isto , os valores mximos para cada varivel
da cor, expressando a variabilidade do processo (POZZOBON, 2001).
O Controle Estatstico do Processo (CEP) quando aplicada produo permite a
reduo sistemtica da variabilidade nas caractersticas da qualidade de interesse,
contribuindo para a melhoria da qualidade intrnseca, da produtividade, da confiabilidade e do
custo do que est sendo produzido atendendo a necessidade do cliente quanto melhoria
contnua (RIBEIRO e CATEN 2012).
O CEP um sistema de avaliao da qualidade atravs da inspeo por amostragem,
sendo realizado ao longo do processo, com o objetivo de verificar a presena de causas
especiais, ou seja, causas que no so naturais ao processo e que podem prejudicar a
qualidade do produto fabricado. Uma vez identificadas as causas especiais, podemos atuar
sobre elas, melhorando continuamente os processos de produo e, por conseguinte, a
qualidade do produto final, neste caso especfico, no controle da tonalidade de cor
(POZZOBON, 2001).
O CEP fornece uma radiografia do processo, identificando sua variabilidade e
possibilitando o controle dessa variabilidade durante a produo atravs da coleta de dados
continuada, anlise e eliminao de possveis causas especiais que estejam tornando o sistema
instvel. Num ambiente competitivo e globalizado em que vivemos atualmente, o controle
estatstico abre caminho para melhorias contnuas, uma vez que possibilita um processo
estvel, previsvel, com uma identidade e capacidade definida, cuja evoluo pode ser
facilmente acompanhada e monitorada (RIBEIRO e CATEN 2012).
De acordo com Costa et al. (2005), ao observar uma linha de produo, tm-se a
sensao de que todas as unidades produzidas so iguais. Ao observar minuciosamente
descobre-se que elas no so iguais. A variabilidade do processo tem a ver com as diferenas
existentes entre as unidades produzidas. Se a variabilidade do processo for elevada, as
diferenas entre as unidades produzidas sero fceis de observar; caso contrrio, ser difcil
identificar as diferenas.
A variabilidade est sempre presente em qualquer processo produtivo, independente
da eficincia do projeto ou operao, se forem comparadas duas unidades quaisquer,
produzidas pelo mesmo processo, elas nunca sero exatamente iguais (COSTA et al. 2005).
22
De acordo com Ribeiro e Caten (2012), as diferenas entre as peas podem ser
grandes, provocando o surgimento de produtos defeituosos, ou pode ser praticamente
imperceptvel. Alm disso, as fontes de variabilidade podem agir de forma diferente sobre o
processo. Conforme a fonte de variabilidade, o resultado pode ser:
- pequenas diferenas entre uma pea e outra (influenciado pela habilidade do
operador, diferenas na matria-prima etc.),
-alterao gradual no processo (causado pelo desgaste de ferramentas, temperatura
do dia etc.),
- alterao abrupta no processo (causado pela mudana de procedimento, queda de
corrente, troca de set up etc.).
Segundo Deming (1986) para o gerenciamento adequado do processo e reduo da
variabilidade, importante investigar as causas da variabilidade no processo. O primeiro
passo diferenciar as causas comuns das causas especiais porque a confuso entre as duas
ocasiona uma maior variabilidade e a elevao dos custos. A ao corretiva em causas
comuns como se fossem causas especiais pode levar a um aumento indesejado da variao,
alm de representar um custo desnecessrio. Porm, se causas especiais passarem
despercebidas, elas podem ser incorporadas ao resultado do processo, tornando aceitvel o
que deveria ser rejeitado, alm de se perder uma oportunidade de melhoria do produto.
De acordo com Ribeiro e Caten (2012), as causas comuns so as diversas fontes de
variao que atuam de forma aleatria no processo, gerando uma variabilidade inerente ao
processo. Essa variabilidade representa o padro natural do processo, pois resultante da
soma de pequenas fontes de variabilidade que acontecem diariamente, mesmo quando o
processo est trabalhando sob condies normais de operao. Um processo que apresenta
apenas as causas comuns atuando chamado de processo estvel ou sob controle, pois
apresenta sempre a mesma variabilidade ao longo do tempo. Devido variabilidade inerente
do processo, as medidas individuais de uma caracterstica de qualidade so todas diferentes
entre si, mas quando agrupadas elas tendem a formar certo padro. Quando o processo
estvel, esse padro pode ser descrito por uma distribuio de probabilidade.
As causas especiais ou assinalveis so causas que no podem ser consideradas
pequenas e no seguem um padro aleatrio, por exemplo, podem ser causadas por um lote de
matria prima com caractersticas muito diferentes, problemas nos equipamentos ou nas
23
ferramentas, erros de set up, etc. So consideradas erros de operao e fazem com que o
processo saia seu padro natural de operao, ou seja, provocam alteraes na forma,
tendncia central ou variabilidade das caractersticas de qualidade. Elas reduzem
significativamente o desempenho do processo e devem ser identificadas e neutralizadas, pois
sua correo se justifica economicamente. As causas especiais geralmente so corrigidas por
ao local e, por isso, so de responsabilidade dos operadores e supervisores (RIBEIRO e
CATEN, 2012).
Com relao s cartas de controle, Santos (2008), explica que existem 2 tipos de
grficos de controle e a escolha de sua utilizao est diretamente ligada ao tipo de processo
de trabalho e varivel a ser avaliada (quantitativa ou qualitativa), assim como a natureza dos
dados:
- Grficos de Controle para Variveis: quando se expressa qualidade da
caracterstica atravs de um nmero em uma escala contnua, por exemplo, o controle do
dimetro de um eixo ou a avaliao da cor utilizando equaes colorimtricas.
- Grficos de Controle por Atributos: quando o grfico representa as medidas de
contagem do nmero de itens do produto que possuem um atributo, ou seja, uma caracterstica
particular de interesse, neste caso os itens da amostra so classificados de acordo com o fato
de estarem ou no em conformidade com os requisitos definidos na especificao. Quando
utilizada somente a anlise visual para avaliar a cor, isto , uma avaliao subjetiva, poderia
ser utilizada este grfico classificando a cor como conforme ou no conforme.
Segundo Ribeiro e Caten (2012), os atributos so caractersticas que so comparadas
a um padro (especificaes) e por isso podem assumir apenas valores discretos (classificao
como conforme ou no conforme, ou uma contagem de defeitos), por exemplo: a) existncia
de manchas ou risco, b) presena de uma etiqueta, c) continuidade de uma solda ou costura, d)
nmero de acidentes / hora, e) nmero de reclamaes de clientes, f) nmero de reclamaes /
cliente) avaliao visual da cor em relao a um padro. Os atributos podem existir nos
processos tcnicos ou administrativos.
Variveis so caractersticas de qualidade que so mensurveis, como, por exemplo:
o dimetro de um eixo, uma resistncia eltrica, o tempo de atendimento de um pedido,
avaliao de uma cor atravs de equaes colorimtricas, etc. Uma medio da dimenso de
um eixo contm muito mais informao do que a simples classificao da pea como dentro
24
ou fora de especificao. Obter um valor medido tem um custo maior do que simplesmente
classificar uma pea como boa/ruim, passa/no passa. Contudo, as medies fornecem mais
informaes e, portanto, exigem uma amostra menor. Assim, o custo total de amostragem
pode ser menor. (RIBEIRO e CATEN 2012)
Ainda de acordo com Santos (2008), como o Controle Estatstico de Processo
viabiliza o monitoramento das caractersticas de interesse e permite identificar o momento
correto para a adoo aes corretivas e de melhoria de processo, sua aplicao na indstria
permite a reduo sistemtica da variabilidade nas caractersticas fundamentais do produto,
melhorando a qualidade e a produtividade. Em decorrncia disso, proporciona um aumento na
confiabilidade do processo e a reduo dos custos com retrabalho e reprovao de lotes.
Segundo Costa et al. (2005) para a aplicao do Controle Estatstico de Processo
necessrio estimar a variabilidade do processo para identificar e eliminar as causas especiais
para que o processo esteja em um estado de controle estatstico. Existem vrias maneiras de
estimar o desvio padro, do processo, a partir desta estimativa do desvio padro pode ser
calculado o LSC Limite Superior de Controle e o LIC Limite Inferior de Controle para
elaborao das cartas de CE.
A partir dos limites de controle calculados possvel contruir o grafico de controle
para plotar os valores das amostras avaliadas e a especificao do cliente atravs do LIE
Limite inferior de Especificao e do LSE Limite Superior de Especificao. A construo
do grfico permite a identificao de padres de no aleatoriedade. A Figura 11 apresenta um
modelo completo de um grfico de Controle Estatstico de Processo.
25
Figura 11 Exemplo do Grafico de Controle Estatstico de Processo
Com as primeiras cartas de controle elaboradas possvel iniciar a identificao das
causas especiais e a realizao dos ajustes necessrios para que o processo se mantenha
estvel, ou, seja dentro de um controle estatstico de processo com os valores centrados no
valor da especificao. A partir das primeiras cartas de controle dentro do controle estatstico
de processo, isto , com o processo estvel, possvel aplicar um estudo de capabilidade de
processo avaliando a capacidade do processo atender as especificaes do cliente atravs dos
ndices Cp, Cpk e Cpm (COSTA et al. 2005).
2.4.1 Padres de No Aleatoriedade para Grficos do CEP
A interpretao dos grficos de controle e a definio do momento em que o
processo se encontra fora de controle so feitas por meio do exame da ocorrncia (ou no) dos
padres de no aleatoriedade. A condio de um processo sobre controle estatstico, isto ,
reduo da variabilidade do processo, pode ser obtida com a identificao e a eliminao das
causas especiais, objetivo principal do CEP. Uma forma de identificar as causas especiais no
processo de produo identificar nas cartas de controle padres de no aleatoriedade. A
identificao e a eliminao dessas causas especiais podem vir a reduzir a variabilidade do
processo, que o objetivo do CEP e tambm traro o processo para uma condio de controle
estatstico. Alguns mtodos para identificar padres de no aleatoriedade, so descritos por
Werkema (1995) e ilustrados por Pozzobon (2001) no Quadro 1.
-0,60
-0,40
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
1 3 5 7 9 1113151719212325272931333537394143454749
V
a
l
o
r
e
s
d
e
C
o
n
t
r
o
l
e
Amostras
Grfico do Controle Estatstico de Processo
Amostras
LCx
LICx
LSCx
LIE
LSE
26
Quadro 1 - Padres de No aleatoriedade
Fonte: Pozzobon, 2001
27
1 Configurao: Pontos fora dos limites de controles: esta a indicao mais
evidente de falta de controle de um processo, exigindo investigao imediata da causa de
variao responsvel pela sua ocorrncia, 1 configurao no Quadro 1. Estes pontos podem
ser resultantes de erros de registro dos dados, de clculos ou de medio ou, ainda, de algum
instrumento sem calibrao, de um erro do operador ou de defeitos em equipamentos e
mquinas de produo.
2 Configurao: Padres cclicos ou de periodicidade: acontecem quando os pontos,
repetidamente, apresentam uma tendncia para cima e para baixo, em intervalos de tempo que
tm, aproximadamente, a mesma amplitude 4 configurao na no Quadro 1. Isso uma
indicao para falta de controle do processo. Algumas causas especiais que podem acarretar
em periodicidade so: mudanas sistemticas nas condies ambientais, cansao do operador,
rotatividade regular de operadores ou mquinas, flutuao em variveis tais como tenso, na
presso ou em alguma outra varivel de equipamentos utilizados na produo e alteraes
sazonais na qualidade da matria-prima.
3 Configurao: Sequncia ou deslocamento de nvel do processo: uma
configurao em que vrios pontos consecutivos do grfico de controle aparecem em apenas
um dos lados da linha mdia, 2 configurao no Quadro 1. Isto uma indicao para a falta
de controle do processo. As sequncias consideradas anormais so: sete ou mais pontos
consecutivos; uma sequncia com menos de sete pontos consecutivos, em que pelo menos dez
de onze pontos consecutivos aparecem do mesmo lado da linha mdia; pelo menos doze de
quatorze pontos consecutivos aparecem em um mesmo lado da linha mdia e pelo menos
dezesseis de vinte pontos consecutivos aparecem em um mesmo lado da linha mdia. Essa
anormalidade pode ser resultado da introduo de novos operadores, matrias primas ou
mquinas, alteraes na ateno ou motivao dos operrios.
4 Configurao: Tendncia: constitudo por um movimento contnuo dos pontos
do grfico de controle em uma direo ascendente ou descendente 3 configurao no Quadro
1. Isto uma indicao para a falta de controle do processo. Uma tendncia constituda por
sete ou mais pontos consecutivos. So provocadas, geralmente, por desgastes graduais de
ferramentas ou equipamentos, mas tambm podem ser devido a mudanas nas condies
ambientais, fatores humanos, tais como cansao do operador ou presena de supervisores,
28
5 Configurao: Mistura ou aproximao dos limites de controle: quando os
pontos tendem a cair prximo ou levemente fora dos limites de controle, com relativamente
poucos pontos prximos da linha mdia 5, 6 e 8 configurao no Quadro 1. Isso uma
indicao para a falta de controle do processo. Neste caso, podem existir duas distribuies
sobrepostas, por exemplo, duas mquinas trabalhando de maneira diferente. Em algumas
situaes este tipo de configurao acontece quando h excesso de ajustes sem necessidades
nos processos.
6 Configurao: Estratificao ou aproximao da linha mdia: nesse caso, a
maioria dos pontos est prximo da linha mdia, apresentando uma variabilidade menor do
que a esperada, 7 Configurao no Quadro 1. Isso uma indicao para a falta de controle do
processo. Pode ter ocorrido erro nos clculos dos limites de controle ou que os subgrupos
racionais (amostras) foram formados de maneira inadequada. Portanto, a aproximao da
linha mdia no significa estar sob controle, a mistura de dados provenientes de populaes
distintas, por exemplo, produo de mquinas diferentes misturas.
Nomelini et al.(2009), realizaram estudos dos padres de no aleatoriedade nos
grficos de CEP por se tratar de um procedimento importante na interpretao dos resultados
e no monitoramento dos processos. Estes estudos demonstraram por meio de clculos
probabilsticos que os padres utilizados na literatura prestavam informaes significativas
quanto avaliao da estabilidade do processo.
2.4.2 ndices de Capacidade de Processo
De acordo com Costa et al. (2005) a capacidade de processo diz respeito a uma
comparao entre os limites de controle obtidos estatisticamente, e os limites de
especificao, determinados por fora de uma norma, por exigncia de clientes, ou por outra
tcnica.
A prtica aceita calcular a capabilidade somente aps o processo estar sob controle
estatstico. Normalmente estes resultados so usados como base para previso de operao de
processo. O processo no deve conter causas especiais, pois so responsveis por mudanas
na forma, na disperso e na localizao de um processo, e assim, podem invalidar a previso
sobre o processo. Para que os ndices e taxas de processos possam ser usados como
29
ferramentas preditivas fundamental que os dados usados para calcul-los sejam coletados de
processos que esto em um estado de controle estatstico (DOWN et al. 2005).
Neste trabalho utilizaremos 3 ndices de capabilidade de processo descritos por Costa
et al. (2005) e Down et al. (2005).
Cp: Este o ndice que compara a capabilidade do processo com a variao mxima
permitida indicada pela especificao do produto, oferece uma medida de como o processo
atender as necessidades de variabilidade. O Cp no sofre impacto sobre a centralizao do
processo. Esse ndice pode ser calculado apenas para tolerncias de dois lados (bilaterais)
atravs da Equao 1 (COSTA et al. 2005; DOWN et al. 2005).
(1)
Cpk: o ndice que leva em considerao a centralizao e a capabilidade do
processo. Nas tolerncias bilaterais, Cpk sempre ser menor ou igual a Cp. Os ndices de
capabilidade Cpk e Cp sempre devem ser avaliados e analisados em conjunto. Um valor de
Cp significativamente maior do que o Cpk correspondente indica uma oportunidade de
aperfeioamento e melhoria continua pela centralizao do processo. O Cpk calculado pela
Equao 2 (COSTA et al. 2005; DOWN et al. 2005).
{
}
(2)
Cpm o ndice de capacidade mais coerente com a viso proposta por Taguchi de
que existe uma perda crescente com o afastamento do valor da caracterstica de qualidade em
relao ao seu valor alvo. O Cpm penaliza os processos muito mais pela falta de centralidade
(mdia do processo afastada do centro das especificaes) do que pela quantidade produzida
de itens no conformes, isto , no coerente com a viso de que um item conforme se o
valor da caracterstica da qualidade estiver entre LIE e LSE, e no conforme (reprovado)
quando estiver fora do intervalo entre LIE e LSE. O Com calculado pela Equao 3
(COSTA et al. 2005; DOWN et al. 2005).
30
(3)
Os ndices de capabilidade Cp, Cpk e Cpm devem ser aplicados a processos que
apresentem uma distribuio normal. Gonalez e Werner (2009) elaboraram trabalho
comparando os ndices de capacidade de processo para distribuies no normais, isto ,
quando a suposio de normalidade da varivel de interesse no atendida. No trabalho so
apresentados os ndices que so considerados adequados a este tipo de distribuio, pois
considera em seus clculos a assimetria do processo, alm disso, os ndices alcanam valor
mximo, para limites fixos, quando a mediana coincide com o valor nominal de especificao.
De maneira geral, o Cp mede a capacidade potencial do processo, enquanto Cpk
mede a capacidade real do processo. Assim, Cp informa que quando o processo for colocado
no centro ter a capacidade indicada por Cp. Pode-se considerar como regra:
Cp e Cpk maiores que 1,33: processo altamente capaz, mnimo de 99,994% dos
itens dentro da tolerncia.
Cp e Cpk maiores que 1,00: processo capaz, mnimo de 99,73% dos itens dentro
da tolerncia.
Cp e Cpk menores que 1,00: processo no capaz, apresenta menos de 99,73% dos
itens dentro da tolerncia (CORRA e NETO, 2009; COSTA et al. 2005; DOWN et al. 2005;
SAMOHYL, 2009).
2.4.3 Aplicao do Controle Estatstico de Processo
O CEP muito utilizado nos mais diferentes tipos de indstrias e processos de
produo como, por exemplo, trabalhos realizados na indstria farmacutica.
Lima et al. (2011), utilizaram o CEP no processo de produo de lotes de
comprimidos de dipirona sdica atravs de histogramas e cartas de controle para investigar a
influncia da etapa de granulao na estabilidade do processo de produo. Utilizaram o CEP
porque um conjunto de ferramentas de monitoramento on-line da qualidade e consideraram
31
que a etapa de granulao poderia ser uma das causas do processo por apresentar-se fora do
controle estatstico.
Granjeiro-Junior et al. (2012), utilizaram o CEP no processo de blistagem de
comprimidos no qual foram verificados: valores mdios de rendimento dos lotes de captopril
e hifroclorotiazida, produtividade por linha de blistagem, tempo de produo perdido e
resduos gerados. Constataram que aes de manuteno preventiva e requalificao dos
fornecedores de matria prima poderiam reduzir o nmero de no conformidades no processo
de produo.
Nunes Neto et al. (2010), aplicaram o CEP para monitorar o volume de envase da
tintura de iodo, considerada uma varivel critica, pois variaes fora dos limites de qualidade
pr-estabelecidas podem causar a reprovao do produto. A sua aplicao na Lapon Qumica
permitiu a reduo da variabilidade, identificao e eliminao das causas especiais,
conseguindo a melhoria continua da qualidade nos resultados de produo, alm de
estabelecer uma estratgia de validao para o processo de envase.
O CEP tem aplicaes na agroindstria e na agricultura conforme descrevem os
autores abaixo:
Justi et al. (2010), utilizaram as tcnicas estatsticas do CEP para avaliar o
funcionamento e a qualidade da irrigao em funo da uniformidade da distribuio de gua.
Os sistemas de irrigao possuem um papel importante no uso adequado da gua com reflexos
diretos na produo agrcola. Os resultados obtidos demonstram que a utilizao do ndice de
capacidade de processo permite classificar os diferentes sistemas de irrigao por asperso em
funo da uniformidade de distribuio.
Silva et al. (2008), aplicaram o CEP no processo produtivo do algodo avaliando as
perdas quantitativas, no solo e na planta, na colheita mecanizada do algodoeiro. Atravs de
cartas de controle avaliou a qualidade da operao de colheita identificando que a mquina
colhedora no apresentou boa eficincia, identificando que sob o ponto de vista do controle
estatstico de processo, a operao de colheita mecanizada deve ter suas condies de
operao revista para obter um melhor desempenho.
Toledo et al. (2008), utilizaram o CEP para caracterizar as perdas e a distribuio de
cobertura vegetal na colheita mecanizada da soja com o objetivo de conseguir maior retorno
econmico e aumento da produtividade. Utilizando as cartas de controle identificou que a
32
mdia da perda de gros foi muito prxima do limite superior aceitvel para a cultura da soja,
apresentando variabilidade entre os pontos de controle, tornando o processo fora de controle.
A utilizao do CEP permitiu identificar os pontos fora de controle e avaliao da qualidade
do processo de colheita.
Silva et al. (2008), utilizaram CEP para identificar que as perdas na colheita
mecanizada da cana de acar em 2 propriedades prximas a regio de Jaboticabal
encontravam-se fora do controle estatstico de processo. Demostraram que fundamental
reduzir estas perdas, embora o avano na mecanizao da colheita tenha proporcionado um
elevado ganho em produtividade para a cultura.
O CEP tem aplicaes na indstria de alimentos conforme descrevem os autores a
seguir.
Gonalves Jr et al. (2009), apresentaram um trabalho de implantao do CEP no
laboratrio de Anlise Reolgica e Fsico-qumica de Farinha de Trigo. O objetivo foi
monitorar e melhorar o desempenho dos analistas, equipamentos e reagentes utilizados na
avaliao das caractersticas da farinha de trigo: umidade, cinzas, alveografia (teste que
analisa as propriedades de tenacidade e de extensibilidade da massa de po) e cor da farinha.
Apresentaram como resultado a identificao de erros e a respectiva correo, aumentando a
segurana das anlises realizadas no mesmo.
Santos (2008) apresentou uma proposta de aplicao do CEP em uma empresa de
purificao de cafena. Avaliando inicialmente as variveis aparncia e umidade por
apresentarem maior variao e importncia no processo, posteriormente aplicado nas demais
variveis do processo permitindo aumento de produtividade e reduo de custo no processo de
produo.
Vasconcelos et al. (2012), aplicou o CEP em uma indstria fabricante de aditivos
qumicos alimentares (cidos orgnicos e sais de sdio) controlando como caractersticas
principais o pH e a cor do produto. Demonstraram que os grficos de controle de mdia
individual e o grfico de amplitude mvel so muito eficientes no controle destas
caractersticas garantindo produtos com qualidade assegurada durante o processo e no produto
final.
Lindino e Nunes (2011) demonstraram a implementao do controle estatstico de
processo na determinao de nitrognio total e protena bruta em peito de frango,
33
aprimorando a qualidade analtica do laboratrio de controle fsico-qumico de alimentos.
Demonstraram que o grfico de controle uma das tcnicas de controle no processo de gesto
da qualidade que fornece subsdios para a tomada de decises para a melhoria continua.
2.5 A Cor
De acordo com Battistela et al. (2010) as cores estimulam e direcionam o produto
para o cliente ou aplicao para a qual foi destinado. A cor exerce uma influncia muito
grande na vida de cada consumidor e em todo mercado. No se compra apenas pela cor, ela
no um produto, mas tem um papel muito importante nesta deciso.
Existem escolhas pessoais para vrios tipos de objetos: vesturio, carros, decorao
de ambiente, etc., porm, essas preferncias no podem ser aplicadas indistintamente. Em
termos de arte e comunicao visual quanto mais objetiva (intencional e consciente) for a
escolha das cores, maiores sero as possibilidades da imagem transmitir a mensagem ou o
clima planejado. Isso significa que tem certas cores ou combinao de cores mais adequadas
do que outras para comunicar determinadas sensaes ou ideias. Dentro deste contexto
fundamental um controle adequado na produo de materiais ou produtos coloridos
(BATTISTELLA et al. 2010).
Uma observao rpida permite identificar uma gama muito variada de cores, quer
seja por questes estticas, por questes de identificao ou at mesmo por questes de
segurana, a colorao dos objetos vem sendo utilizada desde os primrdios da sociedade
como um elemento importante na vida do ser humano. A cor tem significados diferentes em
diversas culturas, s vezes completamente opostos e subjetivos. Por exemplo, enquanto entre
os brasileiros a cor relacionada ao luto seja o preto, no Japo o branco. (LOZANO, 1978).
Segundo Billmeyer e Saltzman (1981), a percepo e os significados podem ser
subjetivos, mas a avaliao da cor tem que ser objetiva, principalmente no momento atual. As
transaes de produtos e servios se do em um mundo globalizado e preciso haver o
mesmo referencial para a compreenso de todos aqueles que integram o processo. A
percepo da cor em tudo que chega aos olhos requer pouco raciocnio, mas o entendimento
de como ela formada, quantificada e avaliada exige uma observao mais aprofundada. Para
descrever uma cor devem-se considerar aspectos fsicos da produo de estmulos pela luz e
dos resultados subjetivos quando o observador interpreta esta cor atravs de sua sensibilidade
34
visual e estmulos cerebrais, sendo esta uma sensao individual, portanto, a interpretao da
cor ocorre de formas distintas na mente de cada observador.
Segundo Lozano (1978), se o ser humano no possusse olhos que detectassem as
radiaes eletromagnticas no seria possvel identificar cada uma das cores que se percebem
na vida real. A cor uma caracterstica da luz e a sua avaliao psicolgica, portanto
subjetiva e pode ser definida como uma forma da energia radiante capaz de estimular a retina
do olho humano.
Quando a situao envolve produtos que necessitem um controle rgido desta
caracterstica, seja por necessidade de caractersticas de controle do processo ou por requisitos
do cliente, esta dificuldade se agrava dada a dificuldade de controle atravs dos critrios de
inspeo visual.
No processo de avaliao de cores muito importante compreender como so
definidas as cores utilizando os conceitos da colorimetria e as diferenas atravs da
comparao de coordenadas colorimtricas. fundamental compreender a formao das cores
(BILLMEYER E SALTZMAN, 1981).
De maneira geral as cores so elaboradas por um colorista adicionando vrias
substncias colorantes em um substrato, por exemplo, em uma tinta, para se obter o padro de
cor desejado. Este procedimento denominado Mtodo Subtrativo, e resultado final da soma de
todas as cores a cor preta, conforme ilustrado pela Figura 12 (HUNTER E HAROLD,
1987).
35
Figura 12 - Mtodo subtrativo de mistura de cores.
Fonte: adaptado de Hunter e Harold (1987)
H tambm o Mtodo Aditivo onde a formao das cores ocorre pela adio de
diferentes fontes de luzes coloridas, por exemplo, formao da imagem em uma televiso,
onde a soma de todas as luzes coloridas resulta na cor branca, conforme ilustrado na Figura 13
(HUNTER e HAROLD, 1987).
Figura 13 - Mtodo aditivo de mistura de cores.
Fonte: adaptado de Hunter e Harold (1987)
36
De acordo com Billmeyer e Saltzman (1981), as cores so tridimensionais e possuem
os seguintes atributos a serem comparados: 1- Luminosidade (claro escuro) 2- Saturao
(intensa, viva opaca) 3- Tonalidade (avermelhada, esverdeada, azulada e amarelada).
De acordo com Battistela et al. (2010) a avaliao de cor mais utilizada a visual.
Uma maneira eficiente de avaliar a cor com a ajuda de instrumentos eletrnicos, como
espectrofotmetros, com os quais so gerados registros numricos da cor que podem ser
usados para elaborao de uma memria, um histrico dos lotes coloridos fabricados.
Conforme Hunter e Harold (1987) para uma avaliao mais criteriosa necessrio
comparar as cores com o uso de um espectrofotmetro. Neste trabalho foi utilizado o modelo
proposto pela CIE (Commission internationale de l'clairage), Comisso internacional
responsvel pela definio de padres de iluminao e cores, conforme Figura 14.
Figura 14 - Coordenadas de L, a, b no espao de cores
Fonte: adaptado de Hunter e Harold (1987)
37
De acordo com Billmeyer e Saltzman (1981), L a coordenada da claridade, isto ,
claro e escuro, a a coordenada avermelhada - esverdeada e b e a coordenada amarelada -
azulada.
A Figura 15 mostra uma cor amarela e o seus respectivos valores L, a, b.
Figura 15 - Valores L, a, e b de acordo com CIELAB.
Fonte: Hunter e Harold (1987)
Uma maneira bem clara de compreender e interpretar a questo da definio das
cores e as respectivas diferenas entre elas so apresentadas na Figura 16 e Figura 17, na qual
apresentada a maneira pela qual se obtm as diferenas entre os valores da cor padro e as
respectivas amostras retiradas do processo de fabricao para avaliao no espectrofotmetro.
Figura 16 - Como calcular a diferena entre duas cores
Fonte: adaptado Hunter e Harold (1987)
38
Figura 17 - Como calcular a diferena de cor no diagrama CIELAB
Fonte: Minolta 1993
Como explica Hunter e Harold (1987), os resultados das diferenas de cores podem
ser descrito adicionando palavras para fa