Manual do Engenheiro Chefe
Projeto de Equipamentos Modulares
para o Processamento de Fibra de
Bananeira
Régis Kovacs Scalice
1 Caracterização do Problema
Segundo dados obtidos junto à EPAGRI (Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina) em 2008, em Santa Catarina a bananicultura já é a principal cultura frutífera em área cultivada no Estado, com cerca de 25 mil produtores rurais explorando a atividade, tanto como componente de renda, quanto como agricultura de subsistência.
Ainda segundo a EPAGRI, em cerca de 5 mil estabelecimentos agrícolas catarinenses a bananicultura é a principal fonte de renda, sendo desenvolvida predominantemente por produtores rurais familiares, em áreas inferiores a 10ha. Neste contexto, a bananicultura é tida como de grande importância social para Santa Catarina.
O estado é um dos maiores produtores nacionais de banana, tendo produzido em 2002 mais de 600 mil toneladas, com um rendimento médio superior a 20 mil kg/ha., correspondendo a uma receita de mais de RS$ 70 milhões. Além disso, Santa Catariana é o maior exportador do país, totalizando um volume superior a 160 mil toneladas (dados obtido junto à EPAGRI).
A produção de fibras em Santa Catarina pode ser considerada uma atividade recente, sendo os processos de obtenção de fibras realizados de forma artesanal. Cinco tipos de fibras podem ser produzidos, as quais recebem a denominação de filé e contrafilé (figura 1-a), capa (figura 1-b), couro (figura 1-c) e renda (figura 1-d), todas com características únicas, porém comercializadas em tiras variando usualmente de 1 a 4 cm. Alternativamente, também se podem obter fios de fibra a partir da capa.
(a) (b) (c) (d)
Figura 1. Tipos de fibras de bananeira produzidas. (Fonte: própria)
Todas as fibras são extraídas a partir do pseudocaule (pré-caule) da bananeira. No pseudocaule encontram-se de 15 a 20 bainhas foliares em condições de produção de fibras (Figura 2) que, sobrepostas formam o interior do pseudocaule. As bainhas são separadas manualmente, tomando-se o cuidado de não ocorrerem lesões nas fibras. A Figura 3 ilustra a proveniência dos diferentes tipos de fibra a partir das bainhas foliares.
As fibras do tipo “filé” são extraídas das extremidades das bainhas foliares. São as tiras iniciais das bainhas, mais finas, e que não necessitam de instrumento de corte para removê-las. O contrafilé, a segunda membrana das bainhas foliares, é removido com faca, e não pode ser separado em camadas. Dos feixes alveolares são extraídos os
centro do pseudocaule, a camada mais externa é a capa, a mais interna o couro e a intermediária a renda.
Figura 2. Exemplo de bainha foliar. (Fonte: própria)
Figura 3. Proveniência dos diferentes tipos de fibras de bananeira. (Fonte: própria)
Para a obtenção do fio, depois de removidos o filé e o contrafilé, todo o feixe alveolar é comprimido por dois roletes (calandra), deixando inteiro somente a capa. Após removidos os resíduos (os demais tipos de fibra), a capa é “penteada” com um garfo e depois com uma escova de aço para a liberação dos fios, os quais são limpos e “chicoteados” ao chão, resultando na liberação total dos mesmos. Um fluxograma detalhamento o mapeamento do processo é apresentado na Figura 4.
Todos os processos de confecção de fibras finalizam com o tratamento das fibras (com vinagre e água sanitária) e posterior secagem. Tal tratamento visa reduzir a contaminação da fibra por fungos.
Na extração destas fibras observa-se o uso intensivo do trabalho humano, realizado de forma longa e exaustiva, sendo as ferramentas utilizadas (facas, escovas e calandra manual) adaptadas de outras atividades, não tendo sido projetadas para este fim.
Figura 4. Fluxograma de processos realizados para a produção de fibras em Santa Catarina. (Fonte: própria)
Objetivo: Projetar uma plataforma com, inicialmente, dois equipamentos Perfil do Cliente: Produtores rurais familiares.
2.1 Especificações-meta
REQUISITO DE PRODUTO UNIDADE VALOR META MEDIÇÃO OBSERVAÇÕES
1 Produtividade bainhas/h ≥≥≥≥ 60 visual
corresponde à produtividade diária atual em 1h ou 4x a 6x a produção mínima por hora em Corupá
3 Número de controles # 2 visual ajuste de tiras (5 a 8 cm) e liga/desliga
4 Custo de fabricação R$ ≤ 4000≤ 4000≤ 4000≤ 4000 planilha
corresponde a 4x preço de venda de roçadeira manual "top". Porém tem que ser o menor possível (aceitével para cliente: R$5mil)
5 Vibrações ms-2 < < < < 1 acelerômetro 1 = equivalente à uma máquina de lavar
7 % fibras danificadas % ≤3 visual O material é fragil, por isso é
aceito alguma perda. 8 Acesso (manual) à peças móveis
# 0 visual Impedir o acesso humano a tais
componentes 9 Acesso (manual) a itens eletrificados
Acesso (manual) a componentes cortantes
11
Consumo elétrico kWh ≤0,5 N/A (controlar pela potência)
Corresponde ao uso horário de, no máximo, um motor elétrico com potência um pouco superior a 5hp
Custo/formação do operador R$/h ≤5 planilha Valor máximo pago atualmente
Vida útil h ≥ 15000 teste de vida
acelerada
Equivale a mais de 5 anos, 8h/dia
Ruído dB ≤ 80 Decibelímetro Volume recomendado
% perdas tiras/alvéolo <1 Régua
Não são consideradas perdas por dano, somente do não aproveitamento do alveolo. Meta corresponde à aceitar, no méximo, a perda de uma merida de tira (5-8 cm)
16
Número operações de setup # ≤ 4 visual
Equivalente às operações de uma impressora (alimentador, coletor, material e L/D) Coleta de resíduos % 100 visual Visa à reaproveitar para industria, adubo ou outro fim 19 Rugosidade superficial (superfícies de trabalho) Ra (µm) 3,2-1,6 rugosímetro Corresponde mormal para metais laminados a frio
22 Acesso às peças de trabalho (para limpeza) % 100 visual
Todas as peças em contato com o material processado devem ser facilmente laváveis com
Qualitativo
REQUISITO DE PRODUTO OBSERVAÇÕES
2 Robustez Utilizar fatores de segurança mais amplos e itens mais confiáveis
6 Posição de trabalho Atender às condições ergonômicas de trabalho 18 Projeto para montagem (DfA) Aplicar (importância relativa ~40%)
19 Número peças móveis Somente mínimo necessário
21 Uso de commodities Maximizar o uso
23 Projeto modular Aplicar (importância relativa ~40%) 24 Similaridade com produtos atualmente aceitos Não é essencial
25 Projeto para Desmontagem (DfD) Não é essencial Restrições
REQUISITO DE PRODUTO OBSERVAÇÕES
Materiais preferenciais Inox (preferido) ou Aço/FeFo pintado Método de limpeza preferencial Mangueira
Motor Será utilizado no protótipo um moto-variador de aproximadamente 1 hp
Bainhas e tiras de pseudo caule de bananeira Considerar comprimento 2m e larguras de 5 a 8 cm
3 Projeto conceitual
3.1 Modelo funcional da família
3.3 Módulos Definidos M2 M3 M5 M6 M7 M8 M9 E li m in a r p o n ta s (e n e g re ci d a s) C o n fe cc io n a r ti ra s A ju st a r la rg u ra d a s ti ra s P ro v e r p o tê n ci a D is tr ib u ir p o tê n ci a A rm a ze n a r ti ra s E xp e li r o u C a p ta r ti ra s Li b e ra r ca p a e c o u ro S e p a ra r co u ro /c a p a A rm a ze n a r fl u id o s (m u ci la g e m ) In v e rt e r p o si çã o c a p a ( re sí d u o s p a ra c im a ) R e m o v e r re sí d u o s (c a p a /c o u ro ) A rm a ze n a r ca p a /c o u ro A rm a ze n a r re sí d u o s Multi-aplicativo (“Carry-Over”) 3 Evolução tecnológica 1
Planejamento de alteração de projeto
5 Especificação técnica 4 Estilo 1 Unidade comum 4 Processo e organização 5 Qualidade Testes em separado
4 Aquisição Compra de produtos prontos
5 Manutenção e mantenabilidade 5 Atualização 2 Reciclagem 2 165 171 134 174 28 45 71 45 85 110 27 76 63 105 13% 13% 10% 13% 2% 3% 5% 3% 7% 8% 2% 6% 5% 8% 3º 2º 4º 1º 13º 11º 9º 11º 7º 5º 14º 8º 10º 6º 2 MÓDULOS A SORTEAR 2 + 4 carcaça 2 1 3a 3b Após estar no Mercado P E S O FUNÇÕES DIRETRIZES DE MODULARIZAÇÃO DO MFD Desenvolvimento de produtos Variação Fabricação Comum à plataforma Apenas AF M1 M4 9 Forte 3 Moderado 1 Fraco - 0 Inexistente
3.4 Princípios de Solução Selecionados para os Módulos
A seleção dos princípios de solução não foi concluída. Caberá aos Times de Desenvolvimento de Módulos (TDM) a análise e definição final dos mesmos.
IMPORTANTE! Cada TDM é resp
possuam elevada integridade física e funcional com o produto
Funções
Eliminar pontas (enegrecidas)
Serra circular
Confeccionar tiras
Serra circular
Ajustar largura das tiras
Manual (com graduação)
Funções Prover potência Funções Distribuir potência Funções Armazenar tiras Recipiente
Expelir ou Captar tiras
Gravidade
Liberar capa e couro
Lâmina com ajuste de altura
Separar capa e couro
Anteparos (tubos)
Princípios de Solução Selecionados para os Módulos
A seleção dos princípios de solução não foi concluída. Caberá aos Times de Desenvolvimento de Módulos (TDM) a análise e definição final dos mesmos.
Cada TDM é responsável por garantir que os princípios selecionados possuam elevada integridade física e funcional com o produto
Princípios de solução selecionados
Serra circular Lâmina Lâmina com ajuste de altura
Serra circular Disco de corte Lâmina com ajuste de altura
+
Manual (com graduação) Manual (parafuso) + graduação Kit de itens intercambiáveis Módulo M1
Funções Princípios de solução selecionados
Prover potência
Motor elétrico Módulo M2
Princípios de solução selecionados
Distribuir potência +
Polias Corrente Corrente + Engrenagem Módulo M3
Recipiente ½ Tubo, formando U Calha
Gravidade Rolos
Lâmina com ajuste de altura Disco de corte Calandras mecânicas
Anteparos (tubos) Anteparo (plano) Arame Módulo M4
A seleção dos princípios de solução não foi concluída. Caberá aos Times de Desenvolvimento de Módulos
onsável por garantir que os princípios selecionados
Lâmina com ajuste de altura
Lâmina com ajuste de altura Lâmina
Kit de itens intercambiáveis
Corrente + Engrenagem
Calandras mecânicas
Inverter a posição da capa
Superfície dobrada Inverter vertical Guias para tombar Módulo M5
Funções Alternativa 1 Alternativa EC
Remover resíduos da capa/ couro
Lâminas Rolo de facas Módulo M6
Funções Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 4
Armazenar couro/capa
Recipiente Calha Cabide Módulo M7
Funções Alternativa 1
Armazenar fluido (mucilagem)
Recipiente Módulo M8 Funções Alternativa 1 Armazenar Resíduos Recipiente Módulo M9
3.5 Definição de Módulos e Interfaces por TDM
TDM Módulos Interfaces
Grupo 1 M6 e M7 M6xM7; M7xM8; M7xM9
Grupo 2 M2, M3, M5, M8 e M9 M2xM3; M3xM7
Grupo 3 M1 M1xM3; M1xM4
Grupo 4 M4 (Funções armazenar tiras e Expelir/captar tiras) M4(a)xM4(b); M3xM4
