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O ESTUDO DA VARIABILIDADE DO

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE

EMULSÃO DE PARAFINA ATRAVÉS DE

CARTAS DE CONTROLE PARA

MEDIDAS INDIVIDUAIS E ANÁLISE DA

CAPACIDADE DE PROCESSO

ANA PAULA ALVES DE SIQUEIRA (FAE)

[email protected]

Lilian Rezende Moreira (FAE)

[email protected]

ISABELLA ANDRECZEVSKI CHAVES (FAE)

[email protected]

Os programas de melhoria da qualidade implantados pelas empresas atualmente

contribuem para a redução do índice de defeito dos produtos e serviços. Esses

programas têm como objetivo não apenas reduzir ou eliminar falhas, mas

proporcionar aos clientes vantagens e benefícios que superem suas expectativas.

Assim, melhorar a qualidade é também apresentar uma solução inovadora e

vantajosa na relação custo benefício. As empresas buscam também a excelência no

desenvolvimento e manutenção de seus fornecedores, pois desta forma há redução do

número de não conformidades, garante-se os prazos de entrega, reduzem-se os custos

e tornam-se mais competitivas. Deste modo, o presente trabalho foi desenvolvido com

o intuito de aplicar as ferramentas do Controle Estatístico de Processo, utilizando as

técnicas de cartas de controle para medidas individuais e capacidade do processo, os

dados obtidos foram avaliados por meio do software Minitab® que demonstraram a

grande variabilidade do processo. Com base nos resultados, visando à melhoria

continua, evidenciou-se que será necessário repensar a forma de avaliação dos

fornecedores e de suas matérias-primas, incluir novas práticas nos procedimentos,

tornando os controles mais rígidos e precisos, para que atendam o padrão de

qualidade exigido para a produção de emulsão de parafina.

Palavras-chave: Cartas de Controle Individuais, Controle Estatístico de Processo,

Emulsão de Parafina, Capacidade do Processo.

XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Perspectivas Globais para a Engenharia de Produção Fortaleza, CE, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2015.

XXXV ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Perspectivas Globais para a Engenharia de Produção

Fortaleza, CE, Brasil, 13 a 16 de outubro de 2015.

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1. Introdução

Na atualidade, a busca pela qualidade e a diminuição da variabilidade presente nos

processos produtivos passou a ser determinante para a manutenção das empresas no mercado.

Deste modo, todas as empresas devem conhecer de forma profunda seu processo produtivo

com o objetivo de definir quais são os limites de variações aceitáveis e procurar técnicas para

que as variações sejam controladas.

De modo geral, o Controle Estatístico de Processo (CEP) é uma ferramenta eficaz

para o estudo, identificação e diminuição da variação do processo de manufatura. Dentre as

ferramentas e técnicas existentes no Controle Estatístico de Processo (CEP), as cartas de

controle se destacam por sua objetividade e fácil visualização e utilização.

No presente estudo, as técnicas de cartas de controle foram aplicadas em uma

indústria química na região metropolitana de Curitiba para a avaliação de variações que

podem afetar a produção de emulsão de parafina, pois tal processo vem apresentando

recorrentes problemas de quebra, gerando reprocessamento.

Atualmente, a emulsão de parafina vem sendo utilizada em larga escala em vários

segmentos da indústria, principalmente, na produção de chapa de madeira tipo MDF (Medium

Desity Fibuboard) com a função de retardar a penetração de água na madeira. Pouco se

conhece sobre a estabilidade das emulsões de parafina e, particularmente, quais são os efeitos

na estabilidade do produto quando as matérias-primas/ processos sofrem variações.

A emulsão de parafina, segundo a literatura, pode apresentar quebra por vários

fatores. Neste trabalho, serão analisados três fatores que estão ligados à matéria-prima e

temperatura. Para a coleta de dados foi necessário o desenvolvimento de técnicas de análises

físico-químicas da matéria-prima envolvida no processo.

A partir das amostras coletadas, foi utilizado o software Minitab® para a construção

das cartas de controle individuais e da definição da capacidade de processo da produção de

emulsão de parafina.

2. Metodologia

Primeiramente, construiu-se o Diagrama de Ishikawa, conforme mostrado na Figura

1, para o processo de produção de parafina a fim de identificar as causas. Foram objetos de

estudo neste trabalho três itens: a análise da dureza da água, a composição do ácido

octadecanóico e a temperatura de estocagem.



3

A análise de dureza da água no tensoativo, expressa em miligrama de Carbonato de

Cálcio por litro (mg/L de CaCO3), foi realizada através do método compleximétrico de

acordo com a norma (NBR 5761 Dez 1984).

Através da cromatografia gasosa com detecção FID (Detector de Ionização de

Chama), foi definida a composição de ácidos graxos (expresso em porcentagem de ácido

palmítico e esteárico) no ácido octadecanóico.

Figura 1 - Diagrama de Ishikawa

Fonte: As autoras (2014)

Foi determinada a influência da temperatura durante o processo de estocagem da

emulsão de parafina. Estas medições de temperaturas foram realizadas enquanto o produto

permanecia em estoque até a saída para o cliente final. Com os resultados obtidos foram

construídas cartas de controle para medidas individuais e determinada a capacidade de

processo através do software Minitab®.

3. Cartas de Controle



4

Cartas de controle são amplamente utilizadas para a verificação e controle das variáveis do

processo, geralmente, são aplicadas nas variáveis de saída do processo, porém podem ser

aplicadas nas variáveis de entrada.

Para Montgomery (2004), cartas de controle apresentam bons resultados na melhoria

da produtividade, prevenção de defeitos, ajustes desnecessários no processo, fornecem

informações importantes de diagnóstico e fornecem informações sobre a capacidade do

processo. Ainda as cartas de controle podem ser utilizadas para três objetivos:

1. Redução da variabilidade do processo;

2. Monitoramento e vigilância do processo;

3. Estimação de parâmetros do produto e do processo.

Dentro de um processo produtivo as cartas de controle podem ser utilizadas para

controle de atributos (defeituosos ou não conformes), variáveis e para medidas individuais.

3.1 Cartas de controle para medidas individuais

Segundo Montgomery (2004), as cartas de controle para medidas individuais são

utilizadas quando não é possível ter uma amostra com n > 1.

Para a construção da carta de controle para medidas individuais é utilizado o método

da amplitude móvel de duas observações consecutivas para estimar a variabilidade do

processo, e é determinada como:

MRi = |xi – (xi-1)| (1)

Os limites superiores e inferiores e a linha central de controle são determinados da

seguinte forma:

Linha Central (LC):

(2)

Limite Inferior de Controle (LIC)

(3)

Limite Superior de Controle (LSC)



5

(4)

Para a determinação da carta de controle das medidas individuais, os parâmetros são:

Linha Central (LC):

(5)

Limite Inferior de Controle (LIC):

(6)

Limite Superior de Controle (LSC)

(7)

Os valores das constantes D3, D4 e d2 são função do tamanho da amostra (no caso n

= 2) e valem 0; 3,267 e 1,128, respectivamente.

4. Análise da Capacidade de Processos através das Cartas de Controle

A partir das informações contidas nas cartas de controle, é possível analisar a

capacidade do processo. A análise da capacidade do processo é a atividade de quantificar a

variabilidade do processo em relação às exigências ou especificações do produto.

A análise da capacidade do processo é muito importante para um programa de

melhoria da qualidade e a utilização dos dados obtidos é útil para selecionar fornecedores

concorrentes e reduzir a variabilidade do processo de fabricação.

Razão da capacidade do processo (PCR) ou coeficiente potencial de processo (Cp)

mede a capacidade potencial de um processo, que é definida pela razão entre a medida da

dispersão que a especificação de projeto tolera e a medida de dispersão real do processo dada

por 6.

(8)



6

Como o desvio padrão populacional σ, normalmente, é desconhecido, o mesmo pode

ser estimado e sendo assim tem-se:

(9)

A capacidade de processo também pode ser determinada de acordo com a técnica da

razão da capacidade de processo para um processo descentrado (Cpk), a técnica permite uma

maior precisão quando o processo não está operando no ponto médio entre as especificações.

(10)

Onde: e

A grandeza da relação entre é uma medida direta do quão o processo está

dentro ou fora das especificações. Se , então o processo está centrado; se ,

o processo está descentralizado em relação aos limites de especificações e se , todo

o processo está fora dos limites de especificações. Deste modo, pode-se dizer que o mede

a capacidade potencial e , mede a capacidade efetiva.

Outra técnica conhecida para o cálculo da capacidade do processo é a capacidade

efetiva modificada ( ) está técnica representa o quanto o processo está longe do ponto

médio entre as especificações:

(11)

Onde:

A capacidade de processo também estima o valor da quantidade de peças defeituosas a

cada um milhão de peças produzidas.

5. Resultados e discussões



7

Esta pesquisa utilizou uma técnica estatística que permite a avaliação da variabilidade

do processo que influencia na qualidade da emulsão de parafina. Uma vez identificadas as

causas, atuou-se sobre essas utilizando o controle estatístico de processo (CEP) através das

cartas de controle para medidas individuais. O controle estatístico de processo (CEP)

possibilitou o monitoramento do percentual de ácido esteárico e palmítico (no ácido

octadecanóico) e o controle da temperatura durante o processo produtivo da emulsão de

parafina assegurando que as mesmas iriam se manter dentro de limites pré-estabelecidos e

indicando quando deveriam ser tomadas ações de correção e melhoria. Foi importante

também avaliar possíveis variações nas matérias-primas que poderiam ocasionar falhas no

produto final.

O estudo considerou a amostra de quatro tanques, em que cada tanque corresponde a

dez bateladas, as amostras foram retiradas de cada batelada, totalizando 40 observações,

porém, como a técnica de ensaios para padrões físico-químicos ainda estavam em

desenvolvimento ocorreu a perda de cinco amostras.

Nas Tabelas 1, 2, 3 e 4 são apresentados os valores das concentrações de ácido

esteárico e palmítico, contidos no ácido octadecanóico, obtidas na análise cromatográfica

referentes aos fornecedores A e B e os valores das temperaturas obtidas durante a produção e

no tanque de estocagem.

Tabela 1 – Parâmetros gerais da produção referente ao dia 1, emulsão parafina do fornecedor

A

.Batelada / TQ Estocagem

Dureza Água (mg/L CaCO3)

% Ácido Esteárico

50% a 60%

% Ácido Palmítico

22% a 30%

Temperatura Estocagem 22 a 26 °C

Tamanho Partícula

(µm) Solubilidade

1º

33,75

-- -- -- -- --

2º -- -- -- -- --

3º 44,33 38,48 20 -- Solúvel

4º 48,19 40,19 20 -- Solúvel

5º 47,66 40,62 21 0,955 Solúvel

6º 47,86 40,6 21 -- Solúvel

7º 48,88 41,01 21 -- Solúvel

8º 47,01 41,21 20,6 -- Solúvel

9º 48,95 39,73 21,3 -- Solúvel

10º -- -- -- -- Solúvel

TQ Estocagem 33,75 47,55 40,26 15°C 1,107 Quebrada




8

Tabela 2 - Parâmetros gerais da produção referente ao dia 2, emulsão parafina do fornecedor

A

Batelada / TQ Estocagem


% Ácido Esteárico

50% a 60%

% Ácido Palmítico

22% a 30%


Tamanho Partícula

(µm) Solubilidade

1º

33,75

48,33 40,90 20 -- Solúvel

2º 48,79 40,47 19,1 -- Solúvel

3º 43,77 35,81 20,3 -- Solúvel

4º 48,23 40,26 19,4 -- Solúvel

5º 48,11 40,30 19,3 -- Solúvel

6º 48,72 40,56 20,4 -- Solúvel

7º 48,29 40,26 20 -- Solúvel

8º 48,77 40,56 20,8 -- Solúvel

9º 48,34 40,13 20,3 0,995 Solúvel

10º 48,34 29,02 21 -- Solúvel

TQ Estocagem 33,75 47,97 38,83 15°C 1,038 Quebrado


Para as produções dos dias 3 e 4 representadas nas Tabelas. 3 e 4, os valores das

concentrações de ácido esteárico e ácido palmítico no ácido octadecanóico referente ao

fornecedor B apresentaram valores próximos ao especificado pela documentação técnica da

matéria-prima, mas ainda fora do especificado. O aumento de partícula durante a estocagem

do produto e uma variação na solubilidade do produto, nos dois dias de produção, também

foram evidenciadas. A mínima de temperatura no dia 3 durante a estocagem da emulsão de

parafina foi de 10°C e a temperatura no momento da liberação do produto foi de 19°C. A

mínima de temperatura durante a estocagem do dia 4 foi de 13ºC e no momento da liberação

do produto era de 22°C. A dureza da água apresentou o valor de 34,75 mg/L de CaCO3 na

produção do dia 3 e 33,75 mg/L.



9

Tabela 3- Parâmetros gerais da produção referente ao dia 3, emulsão parafina do fornecedor B



% Ácido Esteárico

50% a 60%

% Ácido Palmítico

22% a 30%


Tamanho Partícula

(µm) Solubilidade

1º

34,75

52,08 39,96 25,9 -- Solúvel

2º 49,77 39,45 25,7 -- Solúvel

3º 49,3 40,58 21,6 -- Solúvel

4º 49,15 40,48 23,3 -- Solúvel

5º 50,79 38,93 23,8 0,948 Solúvel

6º 49,12 40,81 23 -- Solúvel

7º 48,66 40,31 21,8 -- Solúvel

8º 50,36 40,26 22,1 -- Solúvel

9º 50,37 39,57 23,2 -- Solúvel

10º -- -- -- -- Solúvel



Tabela 4 - Parâmetros gerais da produção referente ao dia 4, emulsão parafina do fornecedor

B.



% Ácido Esteárico

50% a 60%

% Ácido Palmítico

22% a 30%


Tamanho Partícula

(µm) Solubilidade

1º

33,75

52,41 36,36 21,7 -- Solúvel

2º 51,27 37,39 24,3 -- Solúvel

3º 48,59 38,79 25,1 -- Solúvel

4º 51,11 39,66 24,3 -- Solúvel

5º 48,02 38,94 24,4 0,988 Solúvel

6º 48,25 38,84 24,9 -- Solúvel

7º 49,54 37,76 24,8 -- Solúvel

8º 51,34 37,38 24,3 -- Solúvel

9º 50,84 38,55 24,4 -- Solúvel



Após a coleta dos dados iniciais mostrados através das Tabelas 1, 2, 3 e 4, utilizou-se

o software MINITAB para as verificações necessárias. Foram utilizadas para a análise dos

dados as cartas de controle para medidas individuais. Tendo como base para a avaliação, os

limites de composição do ácido octadecanóico em 50 a 65 % de ácido esteárico (C18) e 22 a

30 % de ácido palmítico (C16) conforme especificação técnica do produto de controle de



10

qualidade da matéria-prima e para temperatura 22 a 26°C conforme recomendado em

formulação. As cartas de controle obtidas estão representadas nas Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Figura 2 – Carta de Controle Produção dia 1- % de Ácido Palmítico

Fonte: Software Minitab® (2014)

Figura 3 Carta de Controle Produção dia 2 - % de Ácido Palmítico



11


Figura 4 – Carta de Controle Produção dia 2- % de Ácido Esteárico




12

Figura 5 Carta de Controle Produção dia 3 - % de Ácido Esteárico

Fonte: Software Minitab

® (2014)

Figura 6 – Carta de Controle Produção dia 1 - Temperatura



13


Figura 7 Carta de Controle dia 3 - Temperatura

Fonte: Software Minitab

® (2014)

A partir da análise das Figuras 2, 3, 4, 5, 6 e 7, pôde-se afirmar que o processo

referente à concentração do ácido octadecanóico apresenta padrões de variabilidade, o ácido

esteárico apresenta-se deslocado em direção ao limite inferior de especificação como a

maioria dos pontos plotados abaixo dos limites inferiores de especificações. O ácido palmítico

apresenta todos os pontos plotados acima do limite superior de especificação. A temperatura

apresenta uma tendência a ter pontos plotados abaixo do limite inferior de especificação,

porém na produção dos dias 3 e 4 apresentou pontos dentro dos limites de especificações,

deste modo, há evidências de que o processo não possui padronização de procedimentos e

evidencia uma situação fora de controle.

Após a análise dos dados pelas cartas de controle, efetuaram-se os cálculos da

capacidade de processo (Figuras 8, 9 e 10) para a avaliação se o processo era capaz de atender

as especificações estabelecidas. Desse modo, quanto mais elevado for o valor calculado para

índice, mais o processo é capaz de satisfazer as exigências de especificações. Também deve-

se levar em consideração se o processo produtivo e as especificações possuem médias iguais



14

(processo centrado), pois processos produtivos com médias muito diferentes das media de

especificações aumentam o número de defeitos.

Figura 8 - Capacidade de Processo Ácido Esteárico


Figura 9 - Capacidade de Processo Ácido Palmítico



15


Figura 10 - Capacidade de Processo Temperatura


O processo representado nas Figuras 8, 9 e 10, não está centrado, desta forma, há a

necessidade de calcular o índice de capacidade de processo para processo descentrado. Como



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todos os valores apresentados possui Cpk <1 então todo o processo é incapaz e a quantidade

de produtos dentro das especificações é quase zero.

6. Conclusão

Pôde-se observar com este estudo a necessidade do desenvolvimento integrado de

elementos referentes ao produto quanto ao processo, assim, sendo vital as aplicações de

metodologias preventivas que visem à garantia da qualidade perante o mercado. Evidenciou-

se também que uma das competências que podem auxiliar esses controles é o Controle

Estatístico de Processo (CEP).

Com base nas técnicas de Controle Estatístico de Processo (CEP), mais

especificamente a utilização das técnicas de cartas de controle para valores individuais, foi

possível analisar três itens do processo de produção de parafina. A dureza da água, por ter se

mostrado constante, não possui relação com a quebra da emulsão de parafina.

Estas cartas foram muito eficientes na detecção de problema no processo em estudo. A

análise realizada através das cartas de controle apontou divergência na concentração do ácido

octadecanóico. Os dados da presente pesquisa mostram também que os fornecedores A e B,

não atendem aos parâmetros de qualidade para fornecimento da matéria-prima em estudo

referente ao ácido octadecanóico. O controle das temperaturas durante o processo produtivo

também se mostrou ineficiente, faltando padronização e orientação aos operadores que estão

diretamente ligados ao processo produtivo.

Logo, será necessário repensar a forma de avaliação dos fornecedores e de suas

matérias-primas, tornando os controles mais rígidos e precisos, para que atendam ao padrão

de qualidade exigido para a produção de emulsão de parafina. Com o estudo percebeu-se que

deve haver certa padronização entre os operadores com relação aos controles de temperatura,

uma vez que esta variável apresenta efeito principal na resposta produtividade.

Algumas sugestões de melhoria foram encaminhadas aos fornecedores, à área de

Pesquisa e Desenvolvimento e Produção a fim de aperfeiçoar os processos e para a inclusão

de novas práticas nos procedimentos.



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REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5761: Determinação da

dureza em água (Método complexométrico). Rio de Janeiro, 1984. 3p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12621: Águas -

Determinação da dureza total - Método titulométrico do EDTA - Na- Método de ensaio.Rio

de Janeiro,1995. 4p.

DALTIN, D. Tensoativos: Química, Propriedades E Aplicações. São Paulo: Editora

Edgard Blücher Ltda. 2011.

MONTGOMERY, Douglas C. Introdução ao Controle Estático da Qualidade. Editora

LTC, 2004.

RAMOS, A. W. CEP Para Processos Contínuos e em Bateladas. São Paulo: Editora

Edgard Blücher. 2000.

ROSEN, M. J. Surfactants and Interfacial Phenomena. Second Edition, Canada: John

Wiley & Sons, 1989.

SAMOHYL, R. W. Controle Estatístico da Qualidade. Editora Campus, 2009.

SLACK, N.; CHAMBERS, S.; JOHNTON, R. Administração da Produção. 2ª Edição. São

Paulo, SP: Editora Atlas S.A., 2009

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