tcc redução do consumo de soda em vasos de troca iônica

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JANÓI ALMEIDA DOS SANTOS ESTUDO DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE SODA CÁUSTICA NA UTA/UNIB/BRASKEM UTILIZANDO A ESTRATÉGIA SEIS SIGMA MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO Salvador/BA 2010 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

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O presente trabalho tem por objetivo aplicar a metodologia Seis Sigma para redução do consumo de soda cáustica na operação e regeneração dos vasos aniônicos de uma Unidade de Desmineralização de Água, balizadas pelo nível de regeneração e pelas condições operacionais sugeridas pelo fabricante das resinas de troca aniônica .

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Page 1: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

JANÓI ALMEIDA DOS SANTOS

ESTUDO DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE SODA CÁUSTICA NA

UTA/UNIB/BRASKEM UTILIZANDO A ESTRATÉGIA SEIS SIGMA

MONOGRAFIA DE GRADUAÇÃO

Salvador/BA

2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

Page 2: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

2

JANOI ALMEIDA DOS SANTOS

ESTUDO DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE SODA CÁUSTICA NA

UTA/UNIB/BRASKEM UTILIZANDO A ESTRATÉGIA SEIS SIGMA

Monografia apresentada ao colegiado do Curso de Engenharia

Química da Universidade Federal da Bahia como parte dos

requisitos para obtenção de grau de Engenheiro Químico.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Regina Ferreira Vianna

Co-orientadora: Prof.ª Dr.ª Karla Patrícia Santos Oliveira Esquerre

Salvador/BA,

2010

Page 3: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

3

Este Trabalho de Conclusão de Curso, sob título de ESTUDO DA REDUÇÃO DO

CONSUMO DE SODA CÁUSTICA NA UTA/UNIB/BRASKEM UTILIZANDO A

ESTRATÉGIA SEIS SIGMA, apresentado e defendido pelo autor JANOI ALMEIDA DOS

SANTOS, foi aprovado pela Banca Examinadora abaixo descriminada.

Salvador _____ de _____________ 2010

Prof. Dr. Silvio Alexandre Guimarães

(Coordenador do Colegiado do Curso de Engenharia Química)

COMISSÃO EXAMINADORA:

_______________________________

Orientadora

Prof.ª Dr.ª Regina Ferreira Vianna

_______________________________

Co-orientadora

Prof.ª Dr.ª Karla Patrícia Santos Oliveira Esquerre

_______________________________

Examinador 1

Eng.° Mário Cezar Mattos

_______________________________

Examinador 2

Engª. Cláudia Bof

Page 4: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

4

DEDICATÓRIAS

Dedico este trabalho a Deus por estar comigo em

todos os momentos, por me dar força e todas as

oportunidades que me foram concedidas.

A minha mãe, Raimunda, por me dar todo o carinho,

zelo e amor incondicional, além do apoio e incentivo

em todos os momentos de minha vida.

A meu pai, Emilio, que tenho como exemplo de

profissional, por me ajudar a fazer escolhas,

principalmente esta, que é a profissão que escolhi

para mim.

A meus irmãos, Esther e Leone, por todo o carinho,

atenção e confiança.

Aos meus familiares, que me acolheram numa nova

etapa da minha vida, com todo o amor e atenção.

Obrigado a todos.

Page 5: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

5

AGRADECIMENTOS

A Deus por me guiar e estar sempre comigo.

Aos meus Pais, Emilio e Raimunda, pela força, amor e educação, que são meus alicerces.

Aos meus irmãos, Esther e Leone, por todo o amor e felicidade que me transmitem.

Aos meus amigos, que me apoiaram e contribuíram para chegar aonde cheguei.

A minha orientadora Regina Vianna, pela receptividade e atenção que me foi dada.

A Cláudia Bof e Robson Casali pela atenção e incentivo, e todo corpo de funcionários e

estagiários da Braskem S.A, por todo o aprendizado.

A todos os professores e alunos da UFAL e UFBA, que diretamente ou indiretamente,

contribuíram para que eu chegasse até aqui.

Janói Almeida dos Santos

Page 6: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

6

"Aventure-se, pois da mais insignificante pista surgiu

toda riqueza que o homem já conheceu"

John Masefield

Page 7: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

7

RESUMO

A contínua busca das organizações para diminuição de custos, melhoria de

seus processos, satisfação de seus clientes, respeito ao meio ambiente e excelência

de resultados se tornam fatores imprescindíveis para sua sobrevivência dentro de

um mercado cada vez mais competitivo. Nesse contexto, surge a técnica Seis

Sigma, que se trata de um conjunto de ferramentas qualitativas e quantitativas

sequenciais que ajudam a estratificar os focos de atuação, reduzindo os níveis de

defeios, seja na área de manufatura, serviços ou comercial. O presente trabalho tem

por objetivo aplicar a metodologia Seis Sigma para redução do consumo de soda

cáustica na operação e regeneração dos vasos aniônicos de uma Unidade de

Desmineralização de Água, balizadas pelo nível de regeneração e pelas condições

operacionais sugeridas pelo fabricante das resinas de troca aniônica .

Palavras-Chave: Seis Sigma, Soda Cáustica, Resinas Aniônicas.

Page 8: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

8

ABSTRACT

The continuous search for decreasing costs, to improving process

performance, the satisfaction of clients, respect for the environment and excellence in

results becomes essential for the survival of industrial organizations, within an

increasingly competitive market. In this context, the Six Sigma methodology, a set of

qualitative and quantitative tools designed to decrease defect levels in processes has

played an important role. This graduating work aims to apllying the Six Sigma

methodology to reduce the amount of sodium hydroxide consumed in the operation

and regeneration of anionic vessels of a Unit of Water Demineralization, from the

level of considering the regeneration and operational conditions suggested by the

manufacturer of anionic exchange resins.

Keywords: Six Sigma, Sodium Hydroxide, Anion Resin.

Page 9: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

9

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO....................................................................................................... 11

1.1 OBJETIVO GERAL.............................................................................................. 12

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS............................................................................... 13

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................. 14

2.1 ESTRATÉGIA SIX SIGMA.................................................................................. 14

2.1.1 História............................................................................................................. 14

2.1.2 Definição.......................................................................................................... 16

2.1.3 Conceito do Nível Sigma.................................................................................. 20

2.1.4 Objetivo e Perspectivas.................................................................................... 22

2.1.5 Implementação e Estrutura de um Projeto Seis Sigma.................................... 23

2.2 RESINAS DE TROCA IÔNICA............................................................................ 23

2.2.1 Definição........................................................................................................... 23

2.2.2 Classificação das resinas................................................................................. 25

2.2.3 Utilização das resinas de troca iônica.............................................................. 26

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA............................................................................. 27

3.1 FERRAMENTAS UTILIZADAS............................................................................ 28

3.1.1 Benchmarking................................................................................................... 29

3.1.2 Gráfico de Pareto............................................................................................. 29

3.1.3 Histograma....................................................................................................... 30

3.1.4 Mapa de Processo............................................................................................ 30

3.1.5 Diagrama espinha de peixe.............................................................................. 32

3.1.6 Matriz Causa & Efeito....................................................................................... 33

3.1.7 Gráfico de Dispersão........................................................................................ 34

3.1.8 Minitab.............................................................................................................. 35

4 ESTUDO DE CASO............................................................................................... 36

4.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO........................................................................... 36

4.1.1 Desmineralização............................................................................................. 38

4.1.2 Regeneração das Resinas............................................................................... 41

4.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA.............................................................................. 42

Page 10: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

10

4.3 MEDIÇÃO............................................................................................................ 44

4.4 ANÁLISE............................................................................................................. 49

4.4.1 Desmineralização I......................................................................................... 49

4.4.2 Desmineralização II........................................................................................ 53

4.5 IMPLEMENTAÇÃO............................................................................................. 55

4.6 CONTROLE........................................................................................................ 56

5 RESULTADOS....................................................................................................... 57

5.1 GANHO FINANCEIRO........................................................................................ 58

6 CONCLUSÃO........................................................................................................ 61

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................... 62

Page 11: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

11

1 INTRODUÇÃO

O perfil do engenheiro moderno ideal inclui uma ampla gama de aptidões

sociais e profissionais, tais como, trabalho em grupos interdisciplinares, habilidades

para se comunicar bem em qualquer lugar e através de qualquer meio, sobretudo

oral e eletrônico. A maior disponibilidade de computadores e sistemas

automatizados torna as instalações mais fáceis de serem operadas e gerenciadas;

por outro lado, requer uma compreensão técnica mais avançada dos processos,

especialmente para problemas novos.

Dentro desse contexto temos como nova ramificação, a Engenharia de

Qualidade, que é área responsável por compreender as especificações e normas de

produtos, verificar processos e sugerir melhorias que elevem os parâmetros de

qualidade. Dessa maneira, torna-se fundamental a utilização de ferramentas de

controle de qualidade na atuação dos mais diversos segmentos da engenharia,

atrelando os conhecimentos específicos de cada área ao conhecimento de

qualidade para melhorias em processos, minimização de perdas e maximização de

lucros.

Como estudo de caso, escolheu-se o estudo dos vasos de troca aniônica da

unidade de desmineralização. Mesmo sendo a Unidade de Insumos Básicos da

Braskem (UNIB-BA) referência nacional em eficiência hídrica e tendo baixas

emissões de efluentes inorgânicos, a aplicação das ferramentas da engenharia de

qualidade mostraram oportunidades de redução do ainda alto consumo de produtos

químicos e da emissão de efluentes na regeneração dos vasos de troca iônica

através de um estudo empírico junto a uma série de ferramentas de tratamento

estatístico.

Este trabalho tem como finalidade aplicar as técnicas direcionadas pela

ferramenta Seis Sigma com vistas a redução do consumo de soda cáustica na

UTA/UNIB/BRASKEM, obtendo ganhos financeiros e intangíveis.

As contribuições do projeto são expressas no aumento de produtividade,

redução de perdas de regenerante, crescimento dos operadores da área no

conhecimento e gestão da etapa de desmineralização e melhor acompanhamento

da área em questão.

Page 12: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

12

Para a realização do trabalho se fez necessário o estudo da ferramenta seis

sigma, compreensão da operação de todo o sistema de tratamento de água, dos

sistemas auxiliares de injeção de produtos químicos e do funcionamento dos vasos

de troca iônica.

Esta monografia está dividida em 6 capítulos, estruturados da seguinte

forma:

No capítulo 2, é feita uma abordagem sobre a Estratégia Seis Sigma, as

considerações sobre o programa, um breve histórico, algumas definições e casos de

sucesso. É mostrada uma estrutura comumente utilizada, as hierarquias, as

habilidades necessárias, o tempo de dedicação necessária ao bom desempenho de

suas atribuições. Também é feita uma revisão da literatura sobre o princípio de

funcionamento das resinas de troca iônica assim como suas possíveis utilizações.

No capítulo 3, é apresentada a metodologia de trabalho, detalhando as

etapas de um projeto seis sigma bem como as ferramentas utilizadas.

No capítulo 4, é apresentado o estudo de caso, compreendendo a descrição

detalhada do problema dentro do contexto do processo atual de produção. São

apresentadas as métricas e análises realizadas até chegar-se a um plano de ação e

controle que garante a implementação e permanência das ações que foram

estruturadas ao longo do estudo.

No capítulo 5, são apresentados os resultados, enfatizado o lucro financeiro

atingido e a resposta positiva na operação dos vasos aniônicos com a

implementação das ações.

Por fim, no capítulo 6 são apresentadas as conclusões do estudo.

1.1 OBJETIVO GERAL

Diminuir o consumo de soda nos vasos de troca iônica, com conseqüente

redução do descarte de efluentes inorgânicos assim como o consumo de produtos

químicos na Unidade de Tratamento de Água através da avaliação estatística do

desempenho da unidade num contexto de ações que promovam um alto impacto

com um baixo esforço.

O projeto deverá contribuir com:

Page 13: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

13

• Ganhos financeiros;

• Aumento de produtividade e de eficiência hídrica;

• Redução de efluentes inorgânicos;

• Redução de consumo de soda caustica;

• Crescimento das pessoas no conhecimento e gestão da área

abordada;

• Aumento da margem de lucro da água desmineralizada;

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Os objetivos específicos do projeto são:

Estudar a ferramenta 6 sigma, procurando entender como

funciona e como é aplicada no âmbito de uma empresa de

grande porte;

Estudar o processo de tratamento de água entendendo quais

são os fatores de maior influência no valor agregado do produto

final;

Propor alterações neste processo com vistas a se alcançar o

objetivo geral;

Analisar os efeitos das alterações propostas e aplicadas.

Page 14: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

14

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 ESTRATÉGIA SEIS SIGMA

Há pelo menos vinte anos vem ocorrendo uma verdadeira revolução na

forma das empresas conduzirem seus negócios ao redor do mundo. É a revolução

da qualidade. Todos aprendemos a conviver no dia-a-dia com termos como: Total

Quality Management (TQM); Melhoria Contínua; Zero Defeitos; Just in Time ( JIT ) e

tantos outros que fazem parte do sonho e do pesadelo de muitas empresas.

Qualidade pode ser facilmente compreendida como atender perfeitamente,

de forma confiável, acessível, segura e no tempo certo, às necessidades do cliente.

(Campos, 1992)

2.1.1 História

Nesse contexto de qualidade, nasceu à estratégia Seis Sigma na Motorola,

em 1987, com o objetivo de tornar a empresa capaz de enfrentar seus concorrentes,

que fabricavam produtos de qualidade superior a preços menores. O programa foi

lançado em uma palestra do Presidente da empresa na época, Bob Galvin,

divulgada em videotapes e memorandos. Já o “pai” dos conceitos e métodos do Seis

Sigma foi Bill Smith, um engenheiro e cientista que trabalhava no negócio de

produtos de comunicação da Motorola. Bob Galvin foi contagiado pela forte

convicção de Bill Smith quanto ao sucesso do Seis Sigma e criou as condições para

que Bill colocasse o programa em prática e o transformasse no principal componente

da cultura da Motorola.

Para Senapati (2004), a proposta da Motorola buscava resolver o crescente

aumento de reclamações relativas à ocorrência de falhas nos produtos eletrônicos

manufaturados, dentro do período da garantia. Tal fato motivou a empresa a adotar

o desafio de alcançar um desempenho de produtos livres de defeitos e tinha como

alvos principais: o aumento da confiabilidade do produto final e a redução de perdas.

Page 15: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

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Para Pande (2001) a nova proposta tinha como objetivo melhorar o desempenho por

meio da análise da variabilidade dos processos de produção. Essas iniciativas foram

reconhecidas pela direção da Motorola, que apoiou e estimulou a disseminação da

nova abordagem.

Independente do autor, nota-se um consenso quanto ao propósito da

metodologia que visava a implantação em todas as atividades da empresa e

enfatizava o conceito de melhoria contínua. (Henderson & Evans, 2000)

A partir de 1988, quando a Motorola foi agraciada com o Prêmio Nacional da

Qualidade Malcolm Baldrige, o Seis Sigma tornou-se conhecido como o programa

responsável pelo sucesso da organização. Com isso, outras empresas, tais como

(THEVNIN, 2004): Texas Instruments (em 1988), IBM (em 1990), ABB - Asea Brown

Boveri (em 1993), Allied Signal e Kodak (em 1994) e a General Electric (em 1996)

passaram a utilizar com sucesso o programa e a divulgação dos enormes ganhos

alcançados por elas gerou um crescente interesse pelo Seis Sigma (THEVNIN,

2004). Entretanto, a empresa que mais tornou-se evidente na mídia, devido à

implantação do programa, foi a GE, através do seu mais famoso CEO, Jack Welch.

Além de uma estrutura de divulgação muito bem montada e executada por Welch, a

GE evidenciou-se na aplicação do seis sigma, por ter sido a primeira a utilizar a

metodologia não apenas para o setor produtivo, mas também para as áreas meio,

onde aparecem os chamados, projetos transacionais (Pande, Neuman e Cavanagh,

2001).

De acordo com Pande, Neuman e Cavanagh (2001), as principais

conquistas da Motorola entre 1987 e 1997 foram:

Crescimento de cinco vezes nas vendas, com lucratividade aumentando

20% ao ano;

Economia acumulada decorrente dos esforços Seis Sigma, fixada em US$

14 bilhões;

Incremento dos ganhos nos preços das ações, na taxa de 21,3% ao ano.

No Brasil, o Seis Sigma foi disseminado a partir de 1997, quando o Grupo

Brasmotor introduziu o programa em suas atividades e apurou em 1999 ganhos de

R$ 20 milhões (WERKEMA, 2002)

Page 16: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

16

2.1.2 Definição

Definir claramente o que seja a estratégia Seis Sigma pode tornar-se uma

tarefa extenuante, visto o grande número de definições que podem ser encontradas

na lteratura. Alguns autores definem Seis Sigma como:

Uma estratégia gerencial disciplinada e altamente quantitativa, que tem

como objetivo aumentar drasticamente o desempenho e a lucratividade das

empresas, por meio da melhoria da qualidade de produtos e processos e do

aumento da satisfação de clientes e consumidores. (WEKERMA, 2006)

A metodologia mais recente da área de melhoria de processos e está sendo

difundida com bastante rapidez no meio acadêmico, comumente definida

como uma estratégia gerencial muito disciplinada e quantitativa, tendo como

objetivo o aumento significativo da lucratividade das empresas, através da

melhoria da qualidade de produtos e processos e também do aumento da

satisfação dos clientes e consumidores. (BEPPU, 2003)

Uma inflexível e rigorosa busca da variação em todos os processos críticos

para alcançar melhorias contínuas e quânticas que impactam os índices de

uma organização e aumentam a satisfação e lealdade dos clientes. (Rasis,

2002).

Finalidade de melhorar os processos, reduzindo a variabilidade. A

variabilidade é tratada com se fosse uma falha intrínseca ao processo e,

dessa forma, através de projetos de melhoria contínua e sustentável se

objetiva reduzi-la a níveis baixíssimos, visto que não existe processo sem

variação. (Rath & Strong, 2001).

Uma metodologia revolucionária para a melhoria de processos por toda

empresa, desde sua área de manufatura até a área comercial (marketing,

finanças, jurídico, etc) visando atingir melhorias na qualidade e ganhos de

produtividade drásticos, com conseqüente redução de custos. (Pande, 2001)

Page 17: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

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A idéia por trás desta metodologia é bem simples: reduzir variação, defeitos,

erros e falhas a um valor próximo de zero. É importante enfatizar que o Seis Sigma,

ao contrário de muitos programas anteriores, não propõe a melhoria de operações

de forma isolada, mas sim enfocam a melhoria de todas operações de um processo

(RONTARO, 2002).

Em processos administrativos, Seis Sigma pode significar não somente a

óbvia redução do tempo de ciclo durante a produção, mas o que é ainda mais

importante, a otimização do tempo de resposta a pesquisas, a maximização da

velocidade e acuracidade com que inventário e materiais são abastecidos etc.

(WILSON, 1997).

Para Berger (2001), não é possível dar uma resposta precisa do que seja o

Six Sigma, pode-se dizer então que ele pode ser definido como muitas coisas, sendo

usado de diferentes maneiras:

benchmarking - é usado como parâmetro para comparar o nível de

qualidade de processos, operações, produtos, características,

equipamentos, máquinas, divisões, departamentos, entre outros;

meta - o Six Sigma também é uma meta de qualidade, ou seja, é chegar

muito próximo de zero defeito, erros ou falha. Na verdade não é

necessariamente zero podendo ser 0,002 partes por milhão de unidades

defeituosas assumindo a distribuição centralizada. Assumindo uma situação

mais real, como já foi citado anteriormente seria 3,4 partes por milhão;

medida - o Six Sigma é uma medida para determinado nível de qualidade,

quando o número de sigma é baixo como processos de dois sigmas, implica

mais ou menos dois sigma dentro das especificações, o nível de qualidade

não é tão alto. No caso de processo de quatro sigmas pode-se ter quatro

sigmas dentro das especificações, onde a qualidade é significativa melhor.

Quanto maior o número de sigmas dentro das especificações melhores os

níveis de qualidade;

Page 18: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

18

filosofia - o Six Sigma é uma filosofia de melhoria continua do processo

(máquina, mão-de-obra, método, metrologia, materiais, ambiente) e redução

da variabilidade de zero defeito;

estatística - o Six Sigma é uma estatística calculada para cada característica

crítica e a qualidade na avaliação em relação à especificação ou à

tolerância;

estratégia - o Six Sigma é uma estratégia baseada na inter-relação entre o

projeto de um produto, sua fabricação, sua qualidade final e sua

confiabilidade, ciclo de controle, inventários, reparos no produto, sucata e

defeitos, como todo tipo de falhas no processo de entrega de um produto a

um cliente que possa gerar insatisfação;

valor - o Six Sigma é um valor composto derivado da multiplicação de 12

vezes de um dado valor de sigma, assumindo seis vezes o valor dentro dos

limites de controle para a esquerda da media assim como seis vezes o valor

do sigma dentro dos limites de controle para a direita da media de uma

distribuição normal. A não compreensão destas implicações é a base de

muitos mal entendidos sobre os seis sigmas;

visão - o Six Sigma é uma visão de melhorar o ramo da organização,

buscando a redução da variação, defeitos, erros e falhas. É garantir a

qualidade além das expectativas do cliente, oferecendo mais aos

consumidores para comprarem mais, do que ter vendedores tentando

convencê-los a comprar.

Há de se observar que a estratégia Seis Sigma como metodologia de

melhoria contínua da qualidade não apresenta grandes saltos qualitativos,

utilizando-se de conceitos já desenvolvidos e utilizados em outras técnicas, mas

mostra-se inovadora na medida em que integra diferentes ferramentas de forma

estruturada, visando também a redução de custo (CORRÊA, 2002). Ela emprega os

conhecimentos do campo da Engenharia de Produção em larga escala, entretanto,

apresenta algumas peculiaridades próprias:

Page 19: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

19

integra as diversas ferramentas para a melhoria da qualidade em uma forma

lógica e completa para aplicação. Nada é de uso obrigatório, já que

reconhece que para cada situação existe uma ferramenta que é mais

adequada;

pode ser aplicada por toda a empresa, em todos os tipos de processo:

Manufatura, Finanças, RH, Vendas, Contabilidade, Jurídico, etc. Todos

medem o desempenho de seus processos utilizando as mesmas métricas,

facilitando, dessa forma, a disseminação e o entendimento da metodologia

por parte do pessoal;

treina especialistas intensivamente por toda a empresa, não só na área de

manufatura, mas, também, na área transacional. Os especialistas se dedicam

em tempo integral a liderar equipes e conseguir melhorias, juntamente com

pessoas que nelas participam;

dá ênfase à aplicação do raciocínio estatístico, ao invés do simples uso de

ferramentas estatísticas. O uso intensivo de softwares faz com que todos

aprendam a analisar dados sobre os seus processos sem a necessidade de

depender de especialistas;

define uma estrutura interna à empresa (champions, máster black belts, Black

belts e green belts) que assegura a continuidade dos projetos de melhoria e

ganhos de produtividade;

torna a filosofia de melhoria contínua das operações parte da cultura e um

novo modo de gerenciar a empresa.

De forma ampla, a aplicação da Metodologia Seis Sigma não se prende

apenas a área de qualidade, mas a todos os processos de uma empresa. Seis

Sigma visa fortalecer as necessidades de uma empresa em melhorar seus

processos de forma contínua e sustentável. Através de um forte foco na capacitação

de seus colaboradores, as empresas que implementam esta Metodologia têm a

Page 20: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

20

finalidade de impactar de maneira bastante agressiva nos lucros, provocar grandes

evoluções nos seus processos internos, incentivar o crescimento e melhorar o

aproveitamento dos seus funcionários. Portanto, essa estratégia de melhor

desempenho de processos, melhor aproveitamento de recursos materiais e melhor

atendimento ao cliente, reforçada por elevados investimentos em treinamento de

pessoal incentivando a criatividade, faz do Seis Sigma uma metodologia que

consegue promover o atendimento dos objetivos perseguidos pela empresa que o

implementa, desde que uma análise crítica de custo x benefício seja realizada

previamente (Rath & Strong, 2001). Assim, dentro deste conceito, Perez-Wilson

(1998) coloca o Seis Sigma como medida para determinado nível de qualidade.

Quanto maior o número de Sigmas dentro das especificações, melhor o nível de

qualidade. O uso da análise Seis Sigma permite a comparação de produtos e

serviços com uma complexidade variável através de uma base comum (DE FEO,

2001).

2.1.3 Conceito do Nível Sigma

Segundo SETA (2009), seis sigma é “Um estado em que um departamento,

uma fábrica ou um negócio possui todos os processos que têm impacto sobre os

requisitos do cliente gerando 3,4 defeitos por milhão”.Esse autor afirma que o

enfoque deve ser dado à melhoria daqueles processos que têm impacto, direto ou

indireto, nos requisitos do cliente. Deve-se aprender a identificar quais processos

dentro do negócio devem ser melhorados para aumentar a satisfação do cliente.

Campos (2001) explica que capabilidade é um dos principais pontos a serem

tratados, pois é a medida da probabilidade de um processo gerar defeitos. Quanto

maior a probabilidade de um processo gerar defeitos, menor a capabilidade e,

portanto, menor o valor de σ. Um processo perfeitamente centrado e cuja média

dista 6σ dos limites de especificação gera 2 defeitos por bilhão. Este processo é um

processo 6σ porque a distância entre a média e o limite de especificação é de 6σ.

Page 21: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

21

Figura 1 – Gráfico ilustrativo de um processo 6σ ideal

ZLSE = 6 : P ( Z>6) = 1 / 1.000.000.000

ZLIE = 6 : P ( Z<6) = 1 / 1.000.000.000

P ( defeito ) = 2 / 1.000.000.000

P ( Z<6) P ( Z>6)

Mas a probabilidade de defeito não é 2 defeitos por bilhão, pois a situação

descrita anteriormente é uma situação hipotética (ideal), onde o processo está

perfeitamente centrado e não varia ao longo do tempo . Esta distância entre a média

e o limite de especificação de seis sigma é chamada de ZST, ou capabilidade de

curto prazo (Short Term). Na realidade, se observarmos o comportamento do

processo por um período razoável de tempo, isto é, de modo a formar uma imagem

do processo que se acredita representar a variação típica a qual o processo está

normalmente sujeito (Longo Prazo), observaremos que, em média, o processo varia

+ 1.5 sigma (Zshift) ao redor do valor alvo (valor empírico, teórico, observado pelos

estudiosos do processo Seis Sigma ).

Figura 2 – Gráfico ilustrativo de um processo 6σ real.

Page 22: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

22

Portanto, concluímos que um processo que tem capabilidade de longo prazo

(ZLT) igual a 4.5σ tem uma probabilidade de defeitos de 3,4 por milhão. Eliminando-

se a variação desse processo ao longo do tempo (Zshift) e centralizando-o obtém-se

a capabilidade de curto prazo (ZST) que representa o melhor que o processo pode

ser. Logo o ZST é que deve ser reportado como a capabilidade Sigma do processo.

A capabilidade de longo prazo (Zlt) dá a probabilidade real de o processo

gerar defeitos e tem a ela associada a quantidade de defeitos por milhão ( ppm ) . O

objetivo de um projeto Seis Sigma é melhorar o processo de forma a ter 3,4 ppm. A

capabilidade de curto prazo (Zst) é um valor teórico obtido adicionando-se 1,5σ ao

Zlt. Este é o melhor que se pode esperar do processo caso ele esteja centrado e

apenas com variação de curto prazo. Em projetos seis sigma, a capabilidade

reportada deve ser a de curto prazo (Zst).

A utilização da métrica sigma permite a transformação dessas

características de desempenho (exatidão e precisão) em um dado único,

possibilitando, além do simples monitoramento do processo envolvido classificar e

comparar processos, além de estimar e monitorar variações e perdas (elevação de

custos) associados aos processos técnicos, minimizando erros e mantendo (ou

aumentando) o índice de satisfação dos clientes.

2.1.4 Objetivo e Perspectivas

Existem alguns equívocos na literatura, quando se afirma que o objetivo do

seis sigma é atingir o famoso índice de 3,4 defeitos por milhão de oportunidade. Na

realidade, o que se a metodologia prega é a melhoria do índice z, indicador da

capacidade do processo, independente do valor obtido ao final do projeto.

Atingimento puro e simples de z=6, pode significar um investimento muito alto, sem

justificativa da necessidade de seu negócio ou mercado (BEPPU, 2003).

Entre os benefícios do emprego da estratégia Seis Sigma, pode-se citar

como principais a geração do sucesso sustentado, a determinação de uma meta de

desempenho para todos e de levar o processo para o foco do cliente, tendo como

maior propósito a redução do risco do negócioIndependente do autor tem-se um

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23

consenso de que a meta da metodologia Seis Sigma visa diminuir a quantidade de

erros cometidos por uma organização.

O Seis Sigma está em contínuo aprimoramento, tendo como perpectivas

para os próximos anos a crescente implementação em empresas que atuam na área

de prestação de serviços, nas áreas administrativas de organizações industriais, em

médias e pequenas empresas, adotando as adequações ou simplificações

necessárias à sua realidade empresarial.

2.1.5 Implementação e Estrutura de um Projeto Seis Sigma

Para implantar e desenvolver projetos Seis Sigma, normalmente assume-se

como imprescindível formar especialistas na área, através de treinamentos técnicos

apropriados. Posteriormente esses profissionais serão responsáveis pela promoção

das mudanças nas organizações. A divisão dos especialistas em Seis Sigma dentro

de uma empresa ocorre em quatro camadas (champions, master black belts, black

belts e green belts) que assegura a continuidade dos projetos de melhoria e ganhos

de produtividade. Um projeto Seis Sigma não precisa ser constituído por membros

BBs ou GBs, mas é necessário que seja conduzido ou liderado por um deles.

A implantação do Six Sigma tem dois pilares fundamentais que são: a

análise acurada dos processos ora implantados pela empresa e a preparação

minuciosa de líderes internos, responsáveis pela aplicação e gestão do processo até

que atinja as metas estipuladas em sua concepção.

2.2 RESINAS DE TROCA IÔNICA

2.2.1 Definição

As resinas de intercâmbio iônico são substâncias sintéticas insolúveis,

formadas pela combinação química de duas ou mais substâncias, estando

Page 24: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

24

constituídas pela Matriz que é um reticulado de cadeias moleculares, nas quais se

incorporam os Grupos Fixos de Intercâmbio. Estes grupos podem ser negativos ou

positivos, e são os que realizam o intercâmbio iônico (também podendo denominar-

se Grupos Ativos ou Grupos Inorgânicos). (BRASKEM, 2006)

Já para Kurita (2007), resinas de troca iônica são produtos sintéticos, que

colocados na água, poderão liberar íons sódio ou hidrogênio (resinas catiônicas) ou

hidroxila (resinas aniônicas) e captar desta mesma água, respectivamente, cátions e

ânions, responsáveis por seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis a muitos

processos industriais.

A matriz pode estar formada por distintas substâncias. As primeiras

utilizavam fenol e formaldeído (BRASKEM, 2006), atualmente na sua maioria, de

copolímeros do estireno, com divinil benzeno (D.V.B.), na forma de partículas

esféricas de diâmetro 300 a 1.180 μm (KURITA, 2007).

A estrutura tridimensional destas pequenas esferas varia com a quantidade

de D.V.B. utilizada para a copolimerização. Pequena quantidade de D.V.B. dará uma

estrutura tipo gel ou gelular, com baixa porosidade, e elevada quantidade, uma

estrutura macro-reticular com elevada porosidade.

Após a copolimerização processada, grupamentos ácidos ou básicos

poderão ser inseridos nos núcleos de benzeno dos monômeros utilizados, dando

uma funcionalidade às resinas.

Entre os grupamentos ácidos, o mais comum é o ácido sulfônico, produzindo

a resina catiônica fortemente ácida (C.F.A.) e o menos comum, o ácido carboxílico,

produzindo a resina catiônica fracamente ácida (C.f.A.).

Entre os grupamentos básicos inseridos nas cadeias das resinas aniônicas

tem-se aminas terciárias que produzem resinas fracamente básicas (R.A.f.) e os

quaternários de amônio, que produzem resinas fortemente básicas (R.A.F.).

As resinas com grupamentos ácidos ou básicos, ao contrário das soluções

aquosas de ácidos e bases, não se dissociam em duas espécies iônicas. Somente

uma espécie é dissociada nas resinas catiônicas, Na+ ou H+ ; nas aniônicas, mais

freqüentemente a hidroxila OH-. As demais ficam ligadas às cadeias de estireno e

divinil benzeno. (KURITA, 2007)

Page 25: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

25

2.2.2 Classificação das resinas

Segundo Habashi (1993) de acordo com os grupos ionizáveis presos às

estruturas das resinas, elas se classificam em quatro grupos básicos:

Resina Catiônica Forte: C.F.A.

Estas resinas podem estar na forma de sal de sódio, quando são utilizadas

para abrandamento da água ou na forma de hidrogênio, quando são utilizadas para

descarbonatação ou desmineralização da água.

- Reação de descarbonatação/desmineralização

Ca2+ Ca

Mg2+ + 2 R.H 2 H+ + Mg R2

2Na+ 2Na

Resina Catiônica Fracamente Ácida: C.f.A.

Estas resinas são utilizadas para remoção de cálcio, magnésio e sódio,

ligados somente a ânion fraco, como o bicarbonato e nunca aos ânions fortes, como

sulfato, cloreto e nitrato. Na realidade ela é somente usada em águas com dureza

temporária predominantemente elevada.

Ca2+ Ca

Mg2+ (HCO3)2 + 2R. COOH 2 RCOO Mg + 2H2CO3

2Na+ 2Na

Resina Aniônica Forte: A.F.B.

Todas as resinas aniônicas fortemente básicas removem ânions fortes e

fracos, tais como cloretos, sulfatos, nitratos, bicarbonatos e silicatos.

H2SO4 SO42-

2 HCl + 2R. OH 2 R 2Cl- + 2H2O

2 HNO3 2NO3-

Page 26: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

26

Resina Aniônica Fracamente Básica: A.f.B

Estas resinas só removem ânions fortes, tais como sulfato, cloreto e nitrato,

não removendo ânions fracos, como os bicarbonatos e silicatos.

H2SO4 SO42-

2 HCl + 2R. OH 2 R 2Cl- + 2H2O

2 HNO3 2NO3-

2.2.3 Utilização das resinas de troca iônica

Nas aplicações industriais, o processo de troca iônica é utilizado quando se

faz que o efluente líquido passe através de um leito estacionário, formado por

resinas de troca iônica. (HABASHI, 1993)

As resinas de troca iônica são aplicadas em várias áreas de atuação:

Tratamento de águas

Resíduos nucleares

Indústria Alimentícia

Indústria Farmacêutica

Agricultura

Metalúrgica

Na área de tratamento de água industrial, as resinas são muito utilizadas em

tratamento primário de água de alimentação de caldeiras, em processos de

abrandamento ou desmineralização.

Para uma operação segura e efetiva de uma caldeira, impurezas que

causam incrustação e corrosão, como Cálcio, Magnésio, Sílica, Ferro entre outros,

devem ser rigorosamente removidas da água bruta, de acordo com o tipo, estrutura,

uso do vapor e condições operacionais do sistema. Portanto, a correta operação de

um sistema de desmineralização, juntamente com outros processos mecânicos,

passa a ser uma etapa importante dentro de um tratamento de água para geração

de vapor.

Page 27: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

27

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A implementação do Seis Sigma pode ser feita por meio de diversas

ferramentas que, de um modo geral, são aplicadas dentro de um mesmo modelo,

conhecido como DMAIC (Definir-Medir-Analisar-Implementar-Controlar), que

significa, segundo Pyzdek (2000):

- Definição (D): nesta fase deve ser identificado qual processo (Y) do

negócio será melhorado para atender a uma Característica Crítica para o Cliente

(CTQ) aumentando a sua satisfação.

Uma vez sendo identificado o processo a ser melhorado diz-se que está

identificado um “Projeto Seis Sigma”. Deve ser verificada a viabilidade econômica do

“projeto” e fazer uma previsão dos benefícios (financeiros inclusive) que podem ser

alcançados.

Esta fase costuma ser simples de se aplicar na manufatura, onde os

processos que geram produtos defeituosos e que, portanto, devem ser melhorados

estão bastante claros (por exemplo: diminuir erros de montagem de uma peça,

diminuir reparos e retrabalhos, diminuir o ciclo de tempo para executar uma tarefa,

etc.). Já no caso das áreas comerciais muitas vezes não é fácil identificar quais

processos têm impacto sobre a satisfação do cliente (além disso, as pessoas não

têm o costume de enxergar suas atividades como um “processo”).

As ferramentas mais utilizadas nesta fase são: Técnicas de pesquisa com

clientes, “Benchmarking”, Análise custo - benefício, QFD, Mapa do Processo

(Macro), Pareto, etc.

- Medição (M): nesta fase deve-se fazer um levantamento geral de todas as

entradas do processo (X´s) e como se relacionam com os CTQ´s (características

críticas para a qualidade) do cliente . O processo deve ser mapeado. Deve-se medir

a habilidade do processo em produzir itens não defeituosos. Em outras palavras,

mede-se a capabilidade do processo, expressa por seu valor s (sigma). Nesta fase

as principais ferramentas utilizadas são: Mapa do processo (detalhado), Espinha de

peixe, Matriz de causa & efeito, Análise do sistema de medição e Cálculo da

capabilidade, assim com estatística básica.

Page 28: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

28

- Análise (A): nesta fase deve-se procurar pelas fontes de variação (X´s) que

aumentam a variabilidade do processo e que são responsáveis pela geração de

defeitos .

As principais ferramentas utilizadas são: Estatística básica, Análise gráfica

dos dados, Teste de hipótese, Teste chi - quadrado, Análise de Regressão e FMEA.

- Melhoria (I): nesta fase toma-se ação sobre o processo para melhorá-lo

com base nas fontes de variação (X´s) identificadas na fase de Análise (A) . Ao final

desta fase deve-se calcular a nova capabilidade sigma do processo (s) para

comprovar que houve uma melhoria significativa. As principais ferramentas utilizadas

são: Planos de ação, FMEA, Delineamento de experimentos, EVOP, Análise de

Regressão.

- Controle (C): é a última etapa. Neste ponto devem-se empregar métodos

para monitorar as fontes de variação (X´s) identificadas para manter a capabilidade

(s) melhorada adquirida . Deve-se passar a responsabilidade pelo monitoramento do

processo para os donos do processo. Uma confirmação dos benefícios econômicos

alcançados deve ser feita. As principais ferramentas utilizadas são as cartas de

controle, Dispositivos à prova de erros (Poka-yoke), Planos de controle,

Procedimentos, etc.

Os benefícios resultantes de se alcançar padrão Seis Sigma são traduzidos

do nível da qualidade para a linguagem partes defeituosas por milhão de

oportunidades (DPMO).

3.1 FERRAMENTAS UTILIZADAS

A Estratégia Seis Sigma dispões de uma série de ferramentas estatísicas.

Dentre as principais ferramentas utilizadas, pode-se citar: Gerenciamento de

Projetos, Mapeamento de Processos, Diagrama e Matriz de Causa e Efeito, Controle

Estatístico de Processos, Melhoria Contínua, Mapa de Processos, Análise de

Variância, Planejamento de Experimentos, Desdobramento da Função Qualidade,

Balanced Scorecard, entre outros (Campos, 2001). A seguir, serão apresentadas em

maior detalhe algumas ferramentas utilizadas diretamente no Estudo de Caso

(Capítulo 4).

Page 29: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

29

3.1.1 Benchmarking

Trata-se do processo de comparação do desempenho entre dois ou mais

sistemas é chamado de benchmarking. Esta ferramenta é a busca das melhores

práticas na indústria que conduzem ao desempenho superior. É visto como um

processo positivo e pró-ativo por meio do qual uma empresa examina como outra

realiza uma função específica a fim de melhorar como realizar a mesma ou uma

função semelhante.

Este processo não se limita na simples identificação das melhores práticas,

mas, principalmente, na sua divulgação através das diversas técnicas do marketing.

Esta ferramenta de melhoria, permite a organização:

• medir sua performance ou seu processo contra outra organização que

tem as melhores práticas - classe “A”;

• determinar como aquelas companhias conseguem seu nível de

performance;

• usar a informação para melhorar sua própria performance.

As Associações & Grupos de Comércio, livrarias, internet, Conselho

Estratégico Coorporativo, entre outros são algumas fontes de benchmarking. (SILVA,

2009)

3.1.2 Gráfico de Pareto

Os autores abaixo definem o gráifco de pareto como):

Um diagrama que apresenta os itens e a classe na ordem dos números de ocorrências, apresentando a soma total acumulada. Priorizando, assim, os temas e o estabelecimento de metas numéricas viáveis de serem alcançadas (Karatsu e Ikeda, 1985)

O Gráfico de Pareto é um gráfico de barras verticais, que dispõe os itens

analisados desde o mais frequente até o menos frequente. Esta ferramenta tem

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30

como objetivo estabelecer prioridades na tomada de decisão, a partir de uma

abordagem estatística, com isso ele nos permite concentrar esforços em áreas onde

podem ser obtidos maiores ganhos. (SILVA, 2009)

3.1.3 Histograma

O histograma é um gráfico de barras onde as informações são dispostas de

modo em que seja possível a observação da forma da distribuição de um conjunto

de informações e também a visualização da localização do valor central e da

dispersão dos itens em torno deste valor central. A comparação com os limites de

especificação nos possibilita avaliar se um processo está centrado no valor nominal

e se é necessário tomar alguma medida para reduzir a variabilidade do processo.

Figura 3 – Histograma

3.1.4 Mapa de Processos

Trata-se de um documento ilustrado, que representa a seqüência do

processo, e todas as saídas e entradas de interesse. Fundamentalmente, consiste

em uma série de retângulos (tarefas) e losangos (decisões /avaliações), conectados

por setas, retratando o fluxo de trabalho, conforme exemplificado na figura 4.

Page 31: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

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Figura 4 – Modelo de Mapa do Processo (Fonte: Rath & Strong, 2001)

O principal objetivo, ao se estudar um Mapa de Processo, é a obtenção de

um amplo entendimento acerca das transformações das entradas do processo e

variáveis “X” sobre as características finais do produto, “Y”. Para sua elaboração é

necessário um grande esforço da equipe, através do uso de “brainstorming”,

documentação existente, experiência dos proprietários do processo, supervisores,

operadores, e em alguns casos até mesmo dos clientes e fornecedores.

Mapa do Processo consiste em descrever:

• Os sub-processos ou etapas do processo;

• Os limites do processo;

• As principais atividades;

• As variáveis de entrada, denominadas como os “Xs” do processo;

• As variáveis de saída, conhecidas como “Ys” do processo.

Também pode-se citar outras formas de utilização interessantes. Uma vez

documentados e validados, estes mapeamentos podem servir de base para análises

em busca de descontinuidades, gargalos, redundâncias, ciclos de retrabalho e

decisões / inspeções, além de serem úteis em treinamentos e auditorias (Pande,

2001).

Page 32: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

32

3.1.5 Diagrama espinha de peixe

O diagrama de espinha de peixe é uma ferramenta gráfica utilizada para o

gerenciamento e o controle da qualidade em processos diversos. Esta ferramenta foi

originalmente proposta pelo engenheiro químico Kaoru Ishikawa em 1943 e

aperfeiçoada nos anos seguintes. O diagrama completo se parece com um

esqueleto de peixe (de onde vem o nome). Este diagrama também é conhecido

como diagrama de Ishikawa em homenagem ao seu criador e diagrama 6M pois, em

sua estrutura, todos os tipos de problemas podem ser classificados como sendo de

seis tipos diferentes:

• método;

• matéria-prima;

• mão-de-obra;

• máquinas;

• medição;

• meio ambiente.

Este sistema permite estruturar hierarquicamente as causas de determinado

problema ou oportunidade de melhoria, bem como seus efeitos sobre a qualidade.

Permite também estruturar qualquer sistema que necessite de resposta de forma

gráfica e sintética.

Quando falamos em Six Sigma, todos os efeitos são resultados de entradas

específicas. Essa relação de causa e efeito pode ser esclarecida seja utilizando um

diagrama de espinha de peixe ou uma matriz de causa e efeito. O diagrama de

espinha de peixe ajuda a identificar quais variáveis de entrada devem ser estudadas

posteriormente. Cada osso é reservado para uma categoria específica de variável de

entrada, como mostra a figura 5:

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33

Figura 5 – Diagrama espinha de peixe

3.1.6 Matriz Causa & Efeito

A partir dos itens levantados no diagrama espinha de peixe, é construída a

Matriz de Causa e Efeito. A matriz tem por objetivo priorizar as possíveis causas a

serem investigadas. Colocam-se nas linhas os fatores levantados no diagrama (X’s),

e, nas colunas, as principais respostas (Y’s) resultantes de variações nestes fatores,

conforme exemplificado na figura 6. Com base na experiência da equipe envolvida,

as respostas são pontuadas em razão de sua importância para o cliente, enquanto

as causas são avaliadas pela sua relação com as respostas. A pontuação final dos

fatores é obtida através da soma dos produtos da multiplicação do escore do

relacionamento do fator pelo valor de importância da respectiva resposta.

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34

Figura 6 – Matriz Causa & Efeito

3.1.7 Gráfico de Dispersão

Um gráfico de dispersão constitui a melhor maneira de visualizar a relação

entre duas variáveis quantitativas. Esse gráfico é utilizado para visualizar o tipo de

relacionamento existente entre essas variáveis. Essa ferramenta exibe uma série

como um conjunto de pontos e os valores são representados pela posição desses

pontos no gráfico. As categorias são representadas por diferentes marcadores no

gráfico. Normalmente, os gráficos de dispersão são usados para comparar dados

agregados por categorias. O gráfico de dispersão é utilizado com o objetivo de

aumentar a eficiência de métodos de controle de processo, detectar problemas e

auxiliar no planejamento de ações de melhoria. (SILVA, 2009)

Na figura 7 temos um exemplo de gráfico de dispersão:

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35

Figura 7 – Gráfico de dispersão

3.1.8 Minitab

A maioria das ferramentas listadas acima são encontradas com o auxilio do

Minitab. Segundo Campos (2002), “o Minitab é um software estatístico largamente

utilizado no meio empresarial, oferecendo precisão e ferramentas de fácil uso para

controle de qualidade, controle estatístico de processo, planejamento de

experimentos, confiabilidade, análise de sobrevivência e estatística geral.”

Page 36: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

36

4 ESTUDO DE CASO

4.1 DESCRIÇÃO DO PROCESSO

A água devido ao seu grande poder de dissolver e carregar substâncias, ao

cair na chuva quase pura, se contamina na atmosfera com gases (O2, CO2 e outros

gases que contaminam a atmosfera), na superfície do solo dissolvendo e carregando

materiais (matéria dissolvida e em suspensão) e a que se infiltra no solo dissolve

terreno por onde passa. Toda está trajetória faz com que seja alterada a qualidade

da água.

A Unidade de Tratamento de Água (UTA), da Unidade de Insumos Básicos

(UNIB), está dimensionada para atender as necessidades globais do Pólo

Petroquímico, em água clarificada para uso em refrigeração de correntes de

processo, água potável para consumo humano, água desmineralizada para geração

de vapor em caldeiras e para uso em processos.

Esta unidade está dividida basicamente em captação de água de superfície

do Rio Joanes (na Unidade de Captação do Joanes ou UCJ), captação de água

subterrânea (nos Poços Artesianos ou PA), armazenagem, distribuição de água para

combate a incêndios (nos Reservatórios de Segurança I e II ou RS I e RS II), e,

clarificação da água de superfície, filtração da água clarificada, potabilização da

água filtrada e desmineralização da água dos poços artesianos e da água filtrada,

um sistema de desidratação de lama da clarificação e um sistema de neutralização

de efluentes inorgânicos, emitidos pela regeneração dos vasos desmineralizadores.

O tratamento da água será feito conforme os parâmetros exigidos para cada

tipo de água no sentido de remoção sais e das principais impurezas encontradas na

água bruta. Uma breve descrição de todo o processo pode ser mostrado pelo

seguinte diagrama de blocos:

Page 37: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

37

Figura 8 – Diagrama simplificado do processo de tratamento de água

FONTES DE ÁGUA

Toda a água que abastece a UTA é proveniente da barragem do Joanes II e

de poços subterrâneos. A captação da água bruta da barragem do Rio Joanes é

feita junto ao lago formado pela barragem, e alimenta a unidade de tratamento de

água e o reservatório de segurança através de duas adutoras.

A água subterrânea, por ser uma água mais pura do que a superficial, não

precisa passar pelos processos de clarificação e filtração, sendo diretamente

bombeada para o tanque que antecede a etapa de desmineralização.

Page 38: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

38

4.1.1 Desmineralização

Para obtenção de água desmineralizada, utiliza-se cinco etapas, descritas

abaixo:

Descloração;

Decatiônização:

Descarbonatação;

Deaniônização;

Polimento;

Idealmente, a água de poços deveria suprir todas as necessidades de água

potável e água desmineralizada, porém devido a cortes nas adutoras e vazamentos,

nem sempre isso é possível, sendo a demanda completada por água clarificada que

é filtrada e enviada para o tanque onde se mistura com a água de poços.

A água filtrada que alimenta a unidade de desmineralização, possuí cloro

livre residual, que ataca as resinas de intercâmbio catiônico, destruindo

paulatinamente sua estrutura reticular e perdendo assim resistência mecânica.

Este fenômeno ocasiona o abrandamento das esferas e aumenta

notavelmente a perda de carga através do leito.

Além disso, os produtos orgânicos de decomposição formados pelo ataque

de cloro, que podem envenenar as resinas de intercâmbio aniônico.

Para evitar tais problemas, a água passa através dos filtros de carvão

ativado nos quais o cloro é transformado em ácido clorídrico, perdendo assim sua

agressividade através da reação. A remoção do cloro livre é um processo de

adsorção físico e químico ao mesmo tempo, consumindo gradativamente as paredes

externas do carvão ativado, deixando a solução levemente ácida e aquecida;

2Cl2 + 2H2O 2HClO + 2HCl

2HClO + 2HCl + C 4HCl + CO2

+ ___________________________________

2Cl2 + 2H2O + C 4HCl + CO2

Page 39: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

39

O ácido clorídrico produzido será retido na resina aniônica. A regeneração

do leito é feita com água filtrada através de contra lavagem, que é um processo para

remoção da sujeira que fica retida no leito de carvão e que consiste em passar

através do leito uma vazão controlada em sentido contrário ao de operação. O

efluente de contra lavagem volta ao processo para ser tratado, reduzindo a emissão

de efluentes inorgânicos.

A água desclorada passa através dos leitos de resinas de intercâmbio

catiônico, transformando os sais nos ácidos correspondentes. A remoção dos

cátions se dá através da troca do hidrogênio (H+) da resina pelo cátion dos saís

presentes na água influente de acordo com a seletividade.

A campanha de operação é definida pela fuga de sódio (Na+) por este ser o

de menor afinidade da resina.

Para a regeneração da unidade de intercâmbio catiônico utiliza-se ácido

sulfúrico. Nos misturadores é feita a injeção de água, com vazão controlada, para a

diluição do ácido para 2 e 4%. O controle desta concentração é feito a partir da

medição de condutividade que o sistema de controle da planta interpreta como

concentração.

Para eliminar o CO2 da água decationizada, utilizam-se torres

descarbonatadoras, as quais contêm um leito de anéis Raschig, onde o ar é

renovado mediante a utilização de um ventilador que produz uma corrente de ar de

baixo para cima em contra-corrente com a água a ser descarbonatada.

A água descarbonatada, armazenada em tanques, e é transferida pelas

bombas para os leitos de resina de intercâmbio aniônico com a finalidade de

eliminar os ânions dos ácidos formados. a remoção dos ânions se dá através da

troca da hidroxila (OH-) da resina pelo ânion dos saís presentes na água influente de

acordo com seletividade.

Para a regeneração da unidade de intercâmbio aniônico utiliza-se soda

cáustica. A campanha de operação é definida pela fuga de sílica (SiO2-) por este ser

o de menor afinidade da resina ou pela condutividade, por este ser uma medida

indireta da quantidade de íons presentes na água.

A fim de deionizar totalmente a água produzida pelas colunas aniônicas

passamos esta através de unidades de polimento. O leito de resina destas colunas

consiste em uma mistura de resinas fortemente básica e fortemente ácida (as

mesmas dos leitos anteriores), que elimina praticamente todas as impurezas da

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40

água, pois absorve qualquer fuga anormal de sais das unidades de intercâmbio

catiônico ou aniônico.

Para regenerar os leitos mistos faz-se necessário separar as resinas o que

se consegue facilmente já que a resina fortemente básica é mais leve que a

fortemente ácida. A regeneração da primeira se faz com solução de hidróxido de

sódio e a segunda com ácido sulfúrico.

Figura 9 – Alocação das resinas em um vaso de leito misto

A água desmineralizada seque para quatro tanques com capacidade global

de armazenagem de aproximadamente 24.000 m³.

Agregado às unidades desmineralizadoras, existe um sistema de tratamento

de efluentes ácidos ou básicos provenientes das regenerações dos vasos de troca

iônica.

Este sistema tem a finalidade de especificar a pH do efluente, de acordo

com os padrões de controle ambiental. Depois de especificado é enviado ao centro

de tratamento de efluente líquidos – CETREL.

Page 41: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

41

Figura 10 – Foto Área da Unidade de Desmineralização

4.1.2 Regeneração das Resinas

A regeneração das resinas é a etapa mais delicada do ciclo de

funcionamento dos vasos trocadores de Íons, uma vez que dela dependerá a

qualidade da água produzida, o consumo específico de regenerantes e, por

conseqüência, a durabilidade da resina em operação.

As operações básicas de uma regeneração são visualizadas pela figura 11:

Figura 11 – Seqüencial de regeneração de um vaso de troca iônica.

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42

Basicamente o objetivo da regeneração em contracorrente é a de se ter o

fluxo da água na operação de desmineralização oposto ao fluxo de regenerante.

Este tipo de operação permite consumo de regenerante e fugas menores que as

operações co-correntes.

4.2 DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

Numa unidade de tratamento de água usa-se uma grande quantidade de

produtos químicos para o tratamento, segundo o pareto abaixo:

Figura 12 – Pareto de produtos químicos consumidos na Unidade

Pelo gráfico acima vemos que a soda cáustica é o segundo produto mais

consumido da unidade, porém ele possui o dobro do valor agregado do ácido

sulfúrico, se tornando assim, o maior contribuinte para o custo variável do produto

final, sendo esta a motivação do foco neste produto químico. Como a soda é

utilizada em mais de um processo, foi levantado o histórico de uso da mesma

conforme o gráfico abaixo:

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43

Figura 13 – Etapas do processo consumidoras de soda cáustica

De posse do gráfico acima, fica evidente que o foco do projeto deve ser

dado ao processo de desmineralização, que consome cerca de 77% da demanda de

soda da unidade. Comparando agora o consumo de soda por regeneração de cada

tipo de vaso das unidades chegamos aos seguintes resultados:

Ma

ssa

ap

lica

da

(kg

)

Pe

rce

nt

C1Count

14,0

Cum % 40,9 71,2 86,0 100,0

1001 743 361 344

Percent 40,9 30,3 14,7

Leitos Mistos ILeitos Mistos IIÂnions IÂnions II

2500

2000

1500

1000

500

0

100

80

60

40

20

0

Consumo de soda por regeneração

Figura 14 – Pareto da quantidade de soda usada por regeneração

Notadamente os vasos aniônicos são responsáveis pela maior parte do

consumo de soda na desmineralização. Desta maneira, temos como definição do

projeto a redução do consumo de soda na unidade (com foco nos vasos aniônicos

Page 44: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

44

da etapa de desmineralização) e como parâmetro de ganho o consumo específico

de soda dos vasos aniônicos, medidos pelos totalizadores individuais.

4.3 MEDIÇÃO

Nesta etapa se faz o levantamento de todas as causas potenciais para um

determinado problema do processo através de algumas ferramentas qualitativas.

São elas:

Mapa do processo: Como foi definido como escopo a desmineralização, foi

feita a ilustração gráfica somente para esta etapa:

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45

Figura 15 – Mapa do processo de Desmineralização

Através do mapa de processo pode-se entender com mais detalhes a

relação entre entradas e saídas, explicitando a relação dos parâmetros críticos de

qualidade com cada etapa do processo e buscando entender / levantar potenciais

entradas.

Diagrama espinha de peixe (fishbone): A análise exploratória do

diagrama identificou graficamente todas as potenciais causas relacionadas ao

problema estudado. Para o mapa de processo estudado foi criado um diagrama que

contempla suas falhas de modo mais específico.

Matriz Causa & Efeito: As potenciais causas do problema foram

hierarquizadas com o auxílio de uma matriz de Causa & Efeito.

Figura 16 – Diagrama Causa-Efeito (Espinha de Peixe)

Page 46: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

46

Figura 17 – Matriz Causa & Efeito

Através dessa matriz, classificamos as entradas de acordo com a

importância e impacto nos parâmetros críticos de qualidade. De posse da relação

das entradas com os respectivos impactos validados, é possível avaliar agora o

esforço para implementação e levantamento das entradas e comparando todos

esses dados numa matriz Esforço X Impacto:

Page 47: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

47

Figura 18 – Matriz Esforço X Impacto

Analisando a matriz acima vemos que a área pontilhada representa o foco

do projeto Six Sigma, uma vez que tem um alto impacto no problema com um baixo

esforço de implementação. As potenciais causas que se encontram na área de foco

do projeto são:

X4 Falha nos medidores de saturação dos vasos

X5 Erro na concentração de soda

X7 Falta de empresariamento da operação

X8 Procedimento de regeneração dos vasos

X9 Operação fora da faixa ótima de trabalho

X10 Erro na dosagem de soda

Dessa maneira, conclui-se a fase da medição com foco num grupo de

potenciais causas de geração de defeitos para possível atuação. O fator “X7” desde

já é descartado porque representa a atuação do operador frente às condições da

planta, o que, a depender dos estoques e da situação de risco em que a mesma se

encontra, não pode ser usado como critério de uma potencial causa de defeito.

Page 48: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

48

Cálculo da Capabilidade: Antes do cálculo, temos que verificar se os

dados coletados seguem a curva normal:

P

erc

en

t

120001000080006000400020000

99

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

1

Mean

0,245

6514

StDev 2258

N 53

AD 0,465

P-Value

Jan - Nov 2009Normal

Figura 19 – Teste de normalidade das campanhas de 2009

Como o valor de P-Value é maior que 0,05, para um nível de confiança de

95%, temos uma curva normal.

Agora calculando a capabilidade atual das campanhas:

12000100008000600040002000

LSL

Process Data

Sample N 53

StDev (O v erall) 2269,33

LSL 9000

Target *

USL *

Sample Mean 6514,09

O v erall C apability

C pm *

Z.Bench -1,10

Z.LSL -1,10

Z.USL *

Ppk -0,37

O bserv ed Performance

% < LSL 81,13

% > USL *

% Total 81,13

Exp. O v erall Performance

% < LSL 86,33

% > USL *

% Total 86,33

Jan - Nov 2009

Figura 20 – Análise da capabilidade (antes das melhorias)

Page 49: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

49

A meta estabelecida foi de 9000m³ de água produzida por campanha

(campanha teórica) para o cálculo de geração de defeitos. Assim, o nível sigma

reportável do processo é o Zbench + 1,5. Temos então:

Nível Sigma = - 1,1 + 1,5 = 0,4

Onde esse nível sigma corresponde a 86,33% de defeitos por oportunidade.

4.4 ANÁLISE

Através de ferramentas gráficas, estatísticas e de análise de risco, o objetivo

desta etapa é validar quais entradas selecionadas na fase de medição têm impacto

na geração do defeito.

De posse da base histórica (2009), os desempenhos dos vasos foram

avaliados por planta (Desmin I e Desmin II), levantando estatisticamente quais

valores tem interferência nos resultados das campanhas.

4.4.1 Desmineralização I

Para encontrar os fatores de interferência mais relevantes nas campanhas

dos ânions da desmin I foram feitas regressões simples com todas as potenciais

causas, encontrando-se a maior correlação com a sílica, conforme gráficos abaixo:

Page 50: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

50

300250200150100500

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

Silica Inicial

Ca

mp

an

ha

S 2142,54

R-Sq 28,9%

R-Sq(adj) 28,3%

Fitted Line PlotCampanha = 10033 - 25,12 Silica Inicial

Figura 21 – Regressão Simples entre Campanha X Sílica Inicial

300250200150100500

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

Pico Sil

Ca

mp

an

ha

S 2457,93

R-Sq 6,4%

R-Sq(adj) 5,7%

Fitted Line PlotCampanha = 9267 - 6,693 Pico Sil

Figura 22 – Regressão Simples entre Campanha X Sílica Final

Quando uma campanha é iniciada com sílica alta, significa que a

regeneração que a antecedeu não foi eficaz, visto que esta deveria ter retirado toda

a sílica que havia no vaso. Quanto à sílica final, sabe-se que um vaso deve ser

retirado de operação quando ultrapassar a concentração de 200ppb de sílica,

porém, devido a condições como baixo estoque ou vasos fora de operação, os

vasos trabalham em até 300ppb de sílica por decisão operacional, contudo, uma

Page 51: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

51

mesma massa de regenerante aplicada algumas vezes não é capaz de retirar essa

concentração elevada.

Assim, dos potenciais X’s identificados na fase de medição, foram apontados

pela análise estatística como vitais, aqueles atrelados ao sistema de regeneração da

unidade (Desmin I), são eles:

X5 Erro na concentração de soda

X10 Erro na dosagem de soda

Tratamento ao erro na concentração de soda

Foram encontrados os seguintes fatores que contribuem para a oscilação na

concentração de soda:

o Perda de rendimento das bombas dosadoras;

o Amortecedores de pulsação sem operar devidamente;

o Condutivímetro mal instalado.

Tratamento ao erro na dosagem de soda

De acordo com o data sheet da resina de intercâmbio aniônico utilizada nos

vasos da desmin I (Amberlite IRA 405, fabricante Rohm and Haas) as condições

para uma boa operação estão especificadas abaixo:

Page 52: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

52

Figura 23 – Condições operacionais sugeridas pelo fabricante da resina

Assim, o nível de regeneração sugerido pelo fabricante é de 40 a 100 g/L.

Fazendo um comparativo dos níveis de regeneração dos vasos chegamos

ao seguinte gráfico:

Nív

el d

e R

eg

en

era

çã

o (

g/

L)

Pe

rce

nt

C3Count

15,1

Cum % 35,2 66,6 84,9 100,0

108,0 96,4 56,0 46,4

Percent 35,2 31,4 18,3

Ânions IÂnions IILeitos Mistos ILeitos Mistos II

300

250

200

150

100

50

0

100

80

60

40

20

0

Nível de Regeneração X Vaso

Figura 24 – Pareto Nível de Regeneração (g/L) X Vasos

Comparando os valores apresentados, pode-se notar que o nível de

regeneração dos ânions da desmin I é próximo ao limite inferior recomendado pelo

Page 53: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

53

fabricante da resina, sendo assim, propõe-se um aumento de 20% no nível de

regeneração nestes vasos (56g/L) a fim de se igualar aos vasos aniônicos da desmin

II, que possui campanhas mais satisfatórias.

4.4.2 Desmineralização II

Assim como na planta I, o procedimento de regressão simples foi feito com a

base de dados desta planta, encontrando como principal interferência:

X9 Operação fora da faixa ótima de trabalho

Que foi apontado pela análise gráfico-estatística como mostrado abaixo:

Vazão média

Ca

mp

an

ha

280260240220200180160140120100

35000

30000

25000

20000

15000

10000

5000

0

S 4052,18

R-Sq 26,0%

R-Sq(adj) 24,5%

Fitted Line PlotCampanha = - 29188 + 523,2 Vazão média

- 1,289 Vazão média**2

Figura 25 – Regressão quadrática Campanha X Vazão média

Através da regressão quadrática simples, nota-se que o vaso opera melhor

(maior campanha) em vazões intermediárias. A parábola que representa o

Page 54: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

54

desempenho das campanhas em determinadas vazões alcança valores máximos

quando a vazão se aproxima de 210 m³/h (“x” do vértice da parábola). Portanto, os

vasos deveriam operar próximos a esse valor para uma maximização das

campanhas.

Figura 26 – Vazão demandada pela Desmin II em 2009

Conforme o gráfico acima, a vazão de saída da unidade II varia de 750 a

1000 m³/h. Tendo uma bateria de cinco vasos na unidade e mantendo a premissa de

operá-los próximo a vazão ótima de campanha, sugere-se o seguinte sistema:

o Para demanda de até 900 m³/h, operar com 4 dos 5 vasos,

ficando 1 para reserva ou para manutenção;

o Para demanda maior que 900 m³/h operar com os 5 vasos

simultaneamente.

Para que 1 vaso fique na reserva quando a demanda for baixa (abaixo de

900 m³/h) podemos criar um esquema de previsão de campanha baseado em suas

últimas, visto que estes vasos apresentam campanhas com baixas flutuações como

mostra o gráfico abaixo:

Page 55: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

55

Figura 27 – Campanhas do V-5203H em 2010 (m³ de água produzida X

tempo)

Mesmo que as campanhas não sejam previsíveis, um estudo auxiliar mostra

que a duração média de campanha desses vasos em 2009 foi de 107h, portanto,

como uma regeneração dura em média 4h, mesmo que 1 dos 4 vasos sature, o

tempo em que os outros 3 vasos vão ficar com uma vazão acima da desejada

corresponde a menos de 4% do tempo total das campanhas, não prejudicando

significativamente as mesmas.

4.5 IMPLEMENTAÇÃO

Para esta fase, temos o plano de ação com seus respectivos prazos a serem

cumpridos, de modo a garantir a implementação das ações:

Page 56: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

56

Item X's Ação Responsável Início Fim Status

1Medição de

Condutividade

Checar plano de calibração dos

condutivimetros de soda diluídaJanói 4/5/2010 13/5/2010 Concluído

2 Analisadores

Checar plano de calibração (avaliar

frequencia) dos analisadores de

silica e condutividade dos vasos

Janói 4/5/2010 25/5/2010 Concluído

3 Analisadores

Checar perfil de saturação (silica e

condutividade) com tempo de ciclo

de vaso em analise

Janói 4/5/2010 25/5/2010 Concluído

4 Vazão OperaçãoMétodo em que os vasos operem

dentro da faixa ótima de vazãoJanói 15/4/2010 10/6/2010 Concluído

5 Resina AnionicaPriorizar a troca das resinas em final

de vida utilCláudia 15/1/2010 30/1/2010 Concluído

6 Resina Anionica

Setar no SDCD 20% a mais de

massa de regenerante nos ânions da

desmin 1

Cláudia e ROI 10/10/2008 5/12/2009 Concluído

7Sistema de

Bombeio

Checar ajuste do amortecedor de

pulsação das bombas de dosagem

de soda

Janói 4/5/2010 11/6/2010 Concluído

8Sistema de

Regeneração

Checar se as bombas dosadoras

perderam rendimentoJanói 4/5/2010 12/5/2010 Concluído

9Sistema de

Regeneração

Fazer prologamento para que os

condutivímetros alcancem a linhaCenzina 28/4/2010

Em

Andamento

Figura 28 – Plano de Ação do Projeto Six Sigma

4.6 CONTROLE

Foram implantados controles para que o processo de melhoria, tenha uma

continuidade, utilizando:

o Manutenção preventiva das bombas dosadoras de soda;

o Seguir o plano de calibração dos analisadores de sílica e

condutivímetros;

o Acompanhamento do desempenho dos vasos aniônicos;

o Realizar análises periódicas da capacidade de troca da resina;

Page 57: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

57

5 RESULTADOS

Durante o ano de 2010, foram realizadas melhorias utilizando a metodologia

6 sigma, que geraram retornos financeiros e intangíveis.

A coleta de dados foi feita através do Aspen Process, já que todos os

medidores da unidade de desmineralização necessários tem medição on-line.

Utilizando a ferramenta estatística Minitab, pode-se obter os seguintes

resultados:

1400012000100008000600040002000

LSL

Process Data

Sample N 81

StDev (O v erall) 2951,03

LSL 9000

Target *

USL *

Sample Mean 7371,11

O v erall C apability

C pm *

Z.Bench -0,55

Z.LSL -0,55

Z.USL *

Ppk -0,18

O bserv ed Performance

% < LSL 62,96

% > USL *

% Total 62,96

Exp. O v erall Performance

% < LSL 70,95

% > USL *

% Total 70,95

Dez/09 - Jan/10

Figura 29 – Capabilidade das campanhas (após melhorias)

Nível Sigma = - 0,55 + 1,5 = 0,95

Onde esse nível sigma gera 70,95% de defeitos por oportunidade.

Ganho do Projeto = 70,95 - 86,33 = - 15,38% de defeitos por oportunidade.

Ao comparamos os histogramas de antes e depois da implementação pode-

se observar que além de uma menor geração de defeitos (fora do limite de

especificação), a frequência que antes era maior entre 4000 e 6000 m³ agora

alcança maiores índices quando se aproxima de valores de 10000 m³. Com isso,

temos um outro resultado importante, pois mesmo não alcançando a meta, a

frequência de campanhas próximas de 10000 m³ aumentou.

Page 58: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

58

De acordo com o plano de ação da etapa de implementação, uma maior

queda no índice de defeitos não foi possível devido aos seguintes fatores:

Foi constatado que todas as bombas dosadoras perderam

rendimento, porém, sua troca não foi possível até a data de

entrega deste trabalho devido a outras prioridades da unidade;

Foram feitos testes e constatou-se que os amortecedores de

pulsação das linhas estão furados, o que ocasiona a não

linearinidade da dosagem de soda cáustica (perda de controle

da concentração), visto que as bombas dosadoras são de

deslocamento positivo.

5.1 GANHO FINANCEIRO

Todos os dados que serão apresentados foram obtidos através dos

totalizadores individuais de campanha e de consumo de massa de regenerante dos

vasos aniônicos conforme figura 30.

Campanha Massa de Regenerante

V-5203A Fq92018AN.SUM WQ92012A.SUM

V-5203B Fq92019AN.SUM WQ92012B.SUM

V-5203C Fq92020AN.SUM WQ92012C.SUM

V-5203D Fq92021AN.SUM WQ92012D.SUM

V-5203J Fq92032AN.SUM WQ92012J.SUM

Totalizadores

Figura 30 – Tags dos medidores utilizados

Para efetuar o cálculo do ganho financeiro do projeto, optou-se pela medição

individual dos vasos, pois apesar de termos um KPI que mede o nível de consumo

total dos vasos de troca iônica que utilizam soda cáustica em sua regeneração (10

ânions e 10 leitos mistos), este parâmetro também estaria considerando variações

em vasos que não passaram por melhoria, portanto, não seria um valor real de

Page 59: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

59

captura. Baseado nessa premissa, através dos totalizadores descritos acima, foram

calculados os níveis de consumo específico de soda antes e depois da

implementação, os resultados encontrado estão expressos na figura 31.

194,3

129,9

0

50

100

150

200

250

Antes Depois

Co

nsu

mo

esp

ecí

fico

(g/m

³)

Nível de Consumo (g/m³)

-33%

Figura 31 – Níveis de consumo antes e depois da melhoria

Analisando o gráfico de colunas, tem-se uma diminuição expressiva no

consumo de soda por m³ de água produzida em decorrência do aumento do nível de

regeneração das resinas. Tendo uma meta de planejamento industrial da unidade

fixada em 150 g/m³, passa-se agora a enquadrar este indicador com uma “folga” de

mais de 13%.

O fato da redução do consumo específico de soda ter superado o esperado

(visto que só foram reduzidos 15% dos defeitos de campanha) é explicado pelo

menor número de regenerações não especificadas, que se deve ao fato da

supersaturação dos vasos. Como visto na etapa de análise, mesmo tendo como

indicação de saturação 200ppb de sílica, devido a decisões operacionais e ao

próprio ciclo de leitura do silicômetro (1h e 15 min entre as leituras), em certas

vezes, os vasos acabam operando com até mais de 300ppb de sílica (figura 22),

fazendo com que se torne mais difícil a retirada de todos esses ânions como uma

mesma massa de regenerante. Ou seja, quando há supersaturação, uma

regeneração simples não consegue ser eficaz, deixando um residual muito alto de

sílica, fazendo-se necessária uma segunda regeneração sequenciada e,

Page 60: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

60

consequentemente dobrando a massa de regenerante utilizada para o retorno a

operação do vaso.

Os cálculos da captura do projeto estão detalhados na figura 32.

90,78 ton

90,78*(194,3/129,9)

= 135,79 ton

135,79 - 90,78= 45,01 ton

440,00 R$ / ton

440,00*45,01

= 19804,40 R$

R$ 118.826,40Captura anualizada

Captura do período

Consumo de soda no período de

implementação (Dez/09 - Jan/10)

Consumo evitado

Preço da Soda Cáustica

Consumo se não houvesse melhoria

Figura 32 – Cálculo da captura do projeto

O quadro mostra que a captura do projeto que será reportada (anualizada)

apresenta um ganho de cerca de R$ 120.000,00. É importante salientar que também

pode ser incluída no cálculo de captura a redução da emissão de efluentes para o

sistema de neutralização, que é pago para ser tratado pela CETREL num valor

médio de R$ 1,43 /m³ (base 2009). Este efluente, além de trazer benefício financeiro,

ajuda a contribuir para o plano de redução da emissão de efluentes inorgânicos da

UNIB, firmado no ciclo de planejamento com meta de redução 70% até 2016.

Page 61: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

61

6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Os resultados indicaram que é possível melhorar um processo utilizando a

ferramenta seis sigma. No caso estudado, o ganho financeiro obtido até a data deste

trabalho foi de R$ 120.000,00, reduzindo em 33% o consumo específico de soda nos

vasos estudados. Além dos ganhos financeiros, pode-se destacar os intangíveis,

como a redução de impacto ambiental através do cumprimento do plano de redução

de efluentes inorgânicos da Unidade de Insumos de Básicos da Braskem, a maior

satisfação e participação dos integrantes, e fato de ter propiciado o desenvolvimento

do estagiário, no caso eu, contribuindo não só para o crescimento profissional, mas

principalmente para o pessoal, estimulando o exercício de noções de liderança,

conhecimento em ferramentas de melhoria focalizada, maior contato com

fluxogramas de engenharia e simulação de escoamentos, além da integração com

outras áreas como manutenção e engenharia de processos, tornando o projeto

multidisciplinar.

Como recomendações de trabalhos futuros, pode-se focalizar as outras

causas potenciais através do uso dos outros quadrantes da matriz esforço x impacto

e da descoberta do ponto de ótimo do nível de regeneração dos vasos de troca

iônica.

Page 62: TCC Redução Do Consumo de Soda em Vasos de troca iônica

62

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