Confiabilidade do sensor

Com os resultados obtidos foi possível notar uma inconsistência na resistência observado em valores com muito baixa umidade (5%) e em muito alta umidade (a partir de 60%), por outro lado, essas condições são totalmente inapropriadas para o plantio dos vegetais alvos, pois o valor de 5% é muito seco, impossibilitando o plantio de hortaliças comuns, assim como o de extrema umidade que possui pouquíssimos exemplos de vegetais que possam ser cultivados nestas condições.

A partir de uma pré-avaliação observada nos primeiros testes, inicia-se a validação efetiva do equipamento, partindo para um Controle Estatístico de Processo (CEP). O CEP tem por objetivo apontar sinais de instabilidade ao longo do tempo para controle da variação, previsão do comportamento, aumentar confiança, etc. Para tal, são geradas cartas de controle que indicam se o processo é estável e capaz (Fiterman et al., 2004). Nos estudos CEP são utilizadas duas cartas de controle, a carta das médias, que indica a tendência do processo, e a carta das

amplitudes, que indica a dispersão do mesmo. Para a formação da carta de controle, precisamos definir as linhas de LSE/LIE (Limite Superior Especificado/Limite Inferior Especificado) que são os limites definidos para cada faixa, LSC/LIC(Limite Superior de Controle/Limite Inferior de Controle) limites de controle calculados através das médias e amplitudes e a LM (Linha Média) que indica a linha média do processo através das amostras coletadas (Alencar et al., 2004).

Para afirmar que o Processo é Capaz, precisamos verificar dois índices, Capacidade Potencial do Processo (CP) que leva em conta a variabilidade do processo e o CPK que leva em conta a centralização da variabilidade. Segundo Spiandorello (2017), a variação do índice CPK em um processo deve ser no mínimo 1,67, pois assim, a variação é consideravelmente menor que o campo de tolerância, o que proporciona segurança ao sistema de medição pois a probabilidade de medição não conforme é muito baixa.

Para o cálculo do CP utilizamos a fórmula 4:

(4) Onde, LSE e LIE são respectivamente o limite superior e inferior de especificação, e !é o desvio padrão estimado. Para a avaliação dos índices calculados temos que:

● Processo incapaz: CP <1 ● Processo aceitável: 1"CP"1,33

● Processo Capaz: CP>1,33

Já para o cálculo do CPK utilizamos a fórmula 5 a seguir:

(5)

Onde, #é a média do processo. Para a avaliação dos índices calculados temos:

● Processo incapaz: CPK <1 ● Processo aceitável: 1"CPK"1,33

● Processo Capaz: CPK>1,33

Utilizando do CEP foram realizados testes com 20 corpos de prova por faixa de medição, sendo aplicado o controle para a validação do processo de medição conforme testes e CEPS detalhados na tabela 5.

Tabela 5 - Valores medidos para a geração do CEP. Resistência Aferida [Ohm]

Umidade Vaso _{5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%} Vaso 01 8,90M 231,7K 64,89K 13,3K 5,30K 4,20K 3,437K 3,036K 3,050K 4,699K Vaso 02 9,59M 224,0K 59,76K 13,0K 5,27K 4,13K 3,440K 3,051K 2,978K 3,779K Vaso 03 7,71M 206,2K 55,74K 13,4K 5,19K 4,17K 3,439K 3,052K 3,112K 3,372K Vaso 04 7,02M 195,3K 55,83K 15,6K 5,21K 4,14K 3,413K 3,060K 3,605K 3,997K Vaso 05 8,32M 192,7K 43,22K 13,7K 5,29K 4,05K 3,408K 3,033K 4,343K 3,415K Vaso 06 7,77M 223,2K 57,38K 13,5K 5,22K 4,05K 3,407K 3,036K 3,235K 3,936K Vaso 07 9,20M 220,4K 46,02K 13,9K 5,29K 4,05K 3,444K 3,031K 2,994K 3,475K Vaso 08 11,1M 185,9K 49,60K 12,3K 5,25K 4,06K 3,418K 3,060K 2,899K 3,660K Vaso 09 8,26M 250,8K 57,48K 13,1K 5,30K 4,02K 3,479K 3,049K 3,525K 4,242K Vaso 10 8,44M 220,1K 50,86K 13,7K 5,28K 4,15K 3,427K 3,058K 2,972K 3,097K Vaso 11 6,75M 226,6K 44,43K 13,9K 5,29K 4,06K 3,412K 3,044K 2,911K 3,799K Vaso 12 7,51M 256,7K 49,87K 13,9K 5,28K 4,07K 3,478K 3,050K 4,055K 3,607K Vaso 13 8,43M 197,5K 49,54K 15,0K 5,25K 4,19K 3,429K 3,056K 3,525K 3,398K Vaso 14 7,54M 196,0K 54,79K 14,2K 5,23K 4,02K 3,498K 3,065K 2,793K 4,083K Vaso 15 8,14M 257,4K 62,02K 13,7K 5,27K 4,10K 3,442K 3,035K 3,544K 3,821K Vaso 16 7,94M 190,7K 56,47K 14,4K 5,18K 4,04K 3,471K 3,048K 3,489K 3,843K Vaso 17 7,10M 243,1K 56,91K 14,0K 5,26K 4,10K 3,438K 3,054K 2,694K 3,519K Vaso 18 9,40M 212,2K 54,50K 13,2K 5,29K 4,05K 3,469K 3,045K 3,773K 3,575K Vaso 19 8,53M 213,0K 54,90K 14,2K 5,25K 4,09K 3,445K 3,051K 3,688K 2,762K Vaso 20 6,13M 251,4K 59,07K 12,7K 5,21K 4,05K 3,458K 3,049K 2,390K 2,469K Fonte: Autoria própria (2017)

A partir dos dados obtidos, foram geradas as cartas para cada faixa de valor medido.

● 05%: Para o campo de 5%, o corpo de prova foi acrescentando 12,5g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a

resistência medida deve estar entre 1,3 MΩ e 400 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 29:

Figura 29: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 5% Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Com os valores gerados, podemos ver que o processo é capaz, porém pouco estável, ainda que dentro de um valor aceitável, isso devido ao fato da dificuldade de se ter uma homogeneidade da umidade na amostra. Por outro lado, além de não ter valores de resistência superiores esperados, não há uma interferência na validação, além de que, para o foco da utilização do equipamento, há uma gama extremamente restrita de vegetais que podem se desenvolver adequadamente nesta condição extrema.

● 10%: Para o campo de 10%, o corpo de prova foi acrescentando 25g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 400kΩ e 90kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 30:

Figura 30: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 10%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Com os valores gerados, podemos ver que o processo é capaz, e estável, porém próximo ao limite do valor ideal esperado no CPK, também devido ao fato da dificuldade de uma homogeneidade adequada, ainda que conseguindo um resultado muito superior.

Com um valor já mais utilizável e uma melhor condição de medição, nota-se que o equipamento consegue um resultado mais preciso e com repetibilidade maior.

● 20%: Para o campo de 20%, o corpo de prova foi acrescentando 50g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 90 kΩ e 20kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 31:

Figura 31: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 20%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Com os valores gerados, podemos ver que o processo de medição é capaz e estável conseguindo já índices satisfatórios, devido às condições de medições melhores.

● 30%: Para o campo de 30%, o corpo de prova foi acrescentando 75g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 20 kΩ e 8 kΩ, o resultado apresentado na figura 32:

Figura 32: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 30%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Com os valores gerados, podemos ver que o processo de medição é capaz e estável, mesmo com um campo menor de trabalho, o que confirma o fato que as condições ideais de medições aumentam a repetibilidade e, em consequência, a confiança do equipamento.

● 40%: Para o campo de 40%, o corpo de prova foi acrescentando 100g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 8 kΩ e 5 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 33:

Figura 33: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 40%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Podemos ver que o processo de medição é capaz e estável, se mantendo com bons índices com campos cada vez menores.

● 50%: Para o campo de 50%, o corpo de prova foi acrescentando 125g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 5 kΩ e 3,75 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 34:

Figura 34: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 50%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

O processo ainda é capaz e estável, porém nota-se que ao diminuir a faixa de trabalho aproximando os limites do sistema interfere nos índices de capacidade e estabilidade do processo,quanto menor a faixa, mais efeito no CPK.

● 60%: Para o campo de 60%, o corpo de prova foi acrescentando 150g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 3,75 kΩ e 3,25 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 35:

Figura 35: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 60%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

O índice de capabilidade e estabilidade ainda se mantém em um valor baixo devido ao pequena faixa de trabalho, estreitando os limites fazendo os índices diminuírem.

● 70%: Para o campo de 70%, o corpo de prova foi acrescentando 175g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 3,25 kΩ e 3 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 36:

Figura 36: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 70%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

O campo de trabalho limitado faz com que, mesmo o processo de medição ser capaz de realizar as medidas sem erro, possuir uma baixa repetibilidade, ainda que pouco abaixo do índice ideal desejado.

● 80%: Para o campo de 80%, o corpo de prova foi acrescentando 200g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 3 kΩ e 2,8 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 37:

Figura 37: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 80%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Nesse caso, a precisão do equipamento não consegue garantir valores aceitáveis dentro da capabilidade e estabilidade, porém, o estado que se encontra o substrato é novamente inviável para o cultivo dos vegetais desejados, sendo extremamente restrito os exemplos que podemos utilizar.

● 90%: Para o campo de 90%, o corpo de prova foi acrescentando 225g de água para 250g de terra, para o campo que foi colocado para esta faixa a resistência medida deve estar entre 2,8 kΩ e 2,7 kΩ, os valores obtidos geraram o resultado apresentado na figura 38.

Figura 38: Capabilidade do sensor submetido à terra com umidade de 90%. Fonte: Autoria própria obtida do software MINITAB

®

Novamente, a precisão do equipamento não consegue garantir valores aceitáveis dentro da capabilidade e estabilidade, e neste caso ainda temos um agravante, a grande quantidade de água não permite valores mínimos de homogeneidade, fazendo com sejam emitidos resultados de resistência maior que alguns índices de umidade menor.

Com as cartas geradas pela ferramenta Sixpack para capacidade normal, do software Minitab®, aplicando os cálculos para CP e CPK e nos apontando graficamente,foi observado que para a faixa de valores que desejamos trabalhar, o equipamento se mostrou muito eficiente e confiável, atingindo as nossas expectativas e garantindo os requisitos e confiabilidade esperada do nosso consumidor final.