Implementação de ferramentas de gestão industrial no processo de tratamento de efluentes (ETAR)

Agradecimentos

Agradeço á direção da empresa que acolheu este estágio, (estruturas metálicas), pela oportunidade em realizar o meu estágio curricular na mesma. Agradeço ao Responsável de Produção António Silva pelo seu contributo prestado na supervisão do estágio e por todo o apoio prestado no desenvolvimento do meu projeto, bem como a toda a sua equipa de apoio, colaboradores e restantes membros do grupo intervenientes neste projeto.

Agradeço ao meu orientador Professor Luís Ribeiro pela sua orientação e apoio no desenvolvimento do presente relatório.

Por fim agradeço a minha família pelo seu apoio em especial ao meu irmão pelo seu contributo no desenvolvimento do meu projeto e na realização deste trabalho.

Resumo

Neste trabalho aplicou-se a metodologia FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) por forma a identificar e priorizar os modos de falha associados ao processo de tratamento de efluentes industriais (ETARI). Além da criação da tabela de falhas e efeitos do processo (PFMEA), foi criado um fluxograma de forma a verificar cronologicamente cada etapa do processo de tratamento de efluentes.

Durante a fase de realização do FMEA foram necessárias várias sessões de

Brainstorming1 com o objetivo de identificar as caraterísticas de produto, (KPC), e de

processo, (KCC), a controlar e quais as causas das falhas que poderão ocorrer no processo de tratamento de efluente, quais os efeitos e o respetivo valores de RPN (Risk Priority Number), de modo a estabelecer as ações recomendadas para as falhas prioritárias.

Em seguida foi elaborado o plano de controlo que visa garantir o seguimento do processo e explicita as medidas de reação a adotar em caso de falha.

Finalmente foram criadas diversas instruções de trabalho padrão de manutenção preventiva de forma a garantir que todos os operadores de um posto executem estas atividades de acordo com o especificado pelo fabricante do equipamento ou pelo engenheiro de processo diminuindo a probabilidade de ocorrência de falhas.

Abstract

In this work a Process FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) was applied in order to identify and prioritize the failure modes related to a waste water treatment process from a painting process. Besides a failures and effects table was created and a flowchart to chronologically verify each stage of the waste water treatment.

During the elaboration of the FMEA it was necessary various brainstorming meetings with the objective to identify all key characteristics of the product (KPC) and of the process (KCC), what causes which may occur during the treatment process and which are their respective effects and their respective RPN (Risk Priority Number) in order to establish the recommended actions.

Then a Control Plan was made aiming to ensure the process following and explain the reaction methods to be adopted.

Finally some Prevent Maintenance SW (Standardized Works) where made as recommend actions as a way to ensure that all employees do their activities according to the specified by the equipment manufacturer and/or by the process engineer to reduce the failure mode occurrences.

Índice

2.1.4-FMEA de Processo (P-FMEA) ...9

2.1.5-Características Chave ... 10

2.1.5.1-Características chave do produto (KPC) ... 10

2.1.5.2-Características chave do Processo (KCC) ... 10

2.1.6-Características de segurança vs características de regulamentação ... 11

2.1.7 Elaboração do FMEA de processo ... 12

2.2-Plano de Controlo: ... 18

2.4- Caracterização do processo de tratamento de superfícies e de pintura ... 22

2.4.1 Tratamento de superfícies ... 22

2.4.2 Pintura por eletrodeposição ... 23

2.5-Descrição da estação de tratamento de efluentes (ETARI) ... 25

2.6. Descrição dos processos físico-químicos da ETARI ... 27

2.6.2-Floculação ... 27

2.6.3-Decantação ... 28

3- Atividades do Estágio ... 29

3.1-Realização de P-FMEA para o processo ETAR ... 29

3.1.1-Levantamento dos KPC ... 29

3.1.2-Levantamento dos KCC ... 31

3.1.3-Ensaios Experimentais para determinação dos KCC... 31

3.1.4. Elaboração do P-FMEA ... 34

3.2- Plano de Controlo ETAR ... 37

3.3 - Instrução de Trabalho (Standardized Work) ... 39

3.4 – Seguimento de Indicadores ... 40

3.5 Ações Recomendadas P-FMEA ... 41

4.Conclusão ... 42

5. Anexos ... 44

Lista de Figuras

Figura 1: Fluxo da Produção……….……2

Figura 2: Ciclo de elaboração do FMEA……….…13

Figura 3:Tratamento de Superfícies……….23

Figura 4: Composição da tinta de electrodeposição ……...…...23

Figura 5: Pintura por eletrodeposição...24

Figura 6: Esquema do processo ETAR………...26

Figura 7: Variação da solubilidade dos metais de acordo com o valor de pH (BREF-STM 2003)………33

Figura 8: Diagrama de Fluxo de Processo……….44

Figura 9: Seguimento do processo ETAR (pH do efluente tratado) ………45

Figura 10: Seguimento de processo ETAR (fosfatos do efluente tratado) ………46

Figura 11: Seguimento de processo ETAR (CQO do efluente tratado) ………...47

Figura 12: Seguimento de processo ETAR (consumo de hidróxido de cálcio) ………48

Figura 13: Seguimento de processo ETAR (consumo de ácido sulfúrico) ………49

Figura 14: Seguimento de processo ETAR (consumo de sulfato de alumínio) ………50

Figura 15: Seguimento de aderência a manutenção preventiva………...51 Figura 16: Instrução de trabalho de manutenção preventiva de calibração de eletródo 52

Lista de Tabelas

Tabela 1: Severidade P-FMEA………14

Tabela 2: Ocorrência P-FMEA……….15

Tabela 3: Deteção P-FMEA……….16

Tabela 4: Parâmetros do efluente monitorizado a saída da ETARI………30

Tabela 5: Influência das características chave de processo nas características do produto………..32

Tabela 6: P-FMEA da ETAR com cálculo do RPN………35

Tabela 7: P-FMEA da ETAR, com ações corretivas e recálculo dos RPN………36

Abreviaturas

CBO Carência Bioquímica de Oxigénio

CQO Carência Química de Oxigénio

DFMEA Design Failure Mode and Effects Analysis

FMEA Failure Mode and Effects Analysis

HSE Higiene, Segurança e Ambiente

ISO International Organization for Standardization

KCC Key Control Characteristics

KPC Key Product Characteristics

KPI Key Performance Indicators

LMS Lean Management System

NP Norma Portuguesa

PC&L Production Control and Logistics

PFMEA Process Failure Mode and Effects Analysis

RPN Risk Priority Number

SST Sólidos Suspensos Totais

1 – Introdução

A indústria automóvel neste início do século XXI atravessa uma grande diversidade de desafios. Parte desses desafios estão diretamente relacionados com a qualidade do produto ou processo, mas, também, cada vez mais com a proteção do meio ambiente, muito devido às constantes evoluções da legislação em vigor nos diversos países onde os automóveis são construídos e/ou onde são comercializados. Para isso, o setor automóvel atual tem aplicado uma constante aposta na melhoria com grande empenho na redução do impacto ambiental das suas atividades, através da conceção de produtos mais amigos do ambiente, ou da adoção de novos processos de fabrico.

Nesse sentido de melhoria, as indústrias do setor têm cada vez mais analisado o seu produto, desde a conceção até ao fim de uso, fornecendo uma visão geral e completa do impacto da produção e antecipando maneiras de obterem benefícios a partir dos seus produtos, quando estes atingem o fim do seu ciclo de vida.

Estas empresas adotam então algumas iniciativas globais para proteger o ambiente, através da consciencialização e da formação dos seus operadores mas também implementam sistemas de gestão baseados na norma NP ISO 14001 nas suas unidades de produção.

O presente trabalho realizou-se no âmbito de um estágio curricular do curso de Mestrado em Ciências e Tecnologia do Ambiente, com especialização em ecologia e gestão dos recursos naturais que decorreu numa unidade industrial de Assentos Automóveis, fábrica de produção de estruturas metálicas para automóveis, em São João da Madeira.

Este estágio teve como objetivo principal a implementação de ferramentas Lean Manufacturing numa ETAR de modo a melhorar os seus processos e a corresponder às normas em vigor em Portugal.

1.1-Caracterização da Empresa

A presente unidade fabril de São João da Madeira consiste numa metalomecânica associada a uma multinacional de produção de componentes automóveis.

Os principais processos de fabrico passam por rebitagem, estampagem, soldadura, pintura e montagem das estruturas dos assentos automóveis (fig-1).

Fig. 1-Fluxo da produção

Sendo uma multinacional dedicada à indústria automóvel, esta unidade adota os principais sistemas de qualidade, segurança e ambiente, entre eles a ISO TS 16494 (Sistemas de Gestão de Qualidade para a Indústria Automóvel), SGS ISO 18001 (Sistemas de Gestão de Segurança) e ISO 14001 (Sistemas de gestão ambiental).

O grupo, sendo uma indústria do setor automóvel adota diversas ferramentas e conceitos que são aplicados em empresas do mesmo ramo, por exemplo Lean manufacturing e Kaizen, desde os processos de fabrico e produção, passando pela organização a nível de quadros superiores e pelas funções suporte.

Desta forma, dentro da empresa existem vários departamentos para as diferentes áreas:

 Direção de fábrica

 Recursos humanos

 Controlo de gestão

 higiene, segurança e ambiente (HSE)

 Departamento de melhoria contínua (LMS)

 Engenharia  Qualidade Matéria prima preparatórias Soldadura + auto - controlo Pintura Montagem Inspeção final e embalagem

 Logística (PC&L)

 Unidade autónoma de produção (UAP)

Dentro do plano estratégico do grupo, o plano da fábrica é elaborado e cada departamento tem os chamados (KPI), indicadores chave que devem seguir e cumprir de modo a atingir os objetivos traçados.

Como uma verdadeira rede, tudo se encontra interligado e bem documentado através da aplicação de metodologias e ferramentas adaptadas ao setor automóvel, que vão ao encontro das exigências impostas pelas normas de qualidade, segurança e ambiente. Para obedecer aos requisitos exigidos pelos sistemas de gestão, e por forma de garantir a melhor qualidade do seu produto, uma das principais metodologias aplicadas neste grupo é o FMEA (Análise Modal de Falhas e Efeitos), que é uma ferramenta versátil aplicada na prevenção de modos de falha na Indústria, economia, segurança e ambiente e amplamente utilizada atualmente na indústria automóvel.

A partir do FMEA outras ferramentas e metodologias para controlo e prevenção são aplicadas como, o plano de controlo, 1ª peça OK, OK arranque (posto), instruções de trabalho, etc., tudo elaborado quase como de forma hierárquica e com o objetivo de interligar a tarefa ao plano estratégico para a garantia da qualidade do produto, mas também da segurança do próprio operador. Neste trabalho aplicou-se a ferramenta FMEA na prevenção de potenciais modos de falha do processo de tratamento de efluentes industriais na unidade industrial de estruturas metálicas para componentes automóveis São João da Madeira.

Desta forma, em primeira instância foi elaborado um FMEA, com base no processo da ETAR, e criação de um plano de controlo dos principais indicadores de processo.

1.2-Objetivos do estágio

Neste estágio foram atribuídos diversos objetivos, sendo, alguns desses relacionados com a área de estudo (Ciências e Tecnologia do Ambiente) e também alguns objetivos próprios de uma indústria do setor automóvel, mais propriamente, o de monitorização e redução de custos (redução de consumo energético e de matérias primas), que no fundo estão também ligados ao meio ambiente.

Os objetivos atribuídos foram os seguintes:

1. Melhoria do sistema de controlo do processo ETARI da unidade autónoma de produção (UAP) pintura com base nas metodologias e ferramentas aplicadas nos restantes processos. Apesar de serem sempre respeitadas as normas legislativas em vigor, esta área da fábrica encontrava-se desatualizada e desenquadrada com o sistema LMS e, portanto, não acompanhava a filosofia, de melhoria contínua e controlo do grupo.

2. Implementar uma ferramenta preventiva (metodologia do FMEA de processo), de forma a identificar potenciais modos de falha e respetivos efeitos no decorrer do processo de tratamento de efluentes Industriais (ETARI) no mesmo modelo de aplicação para outros processos de fabrico desempenhados nas instalações da unidade fabril de estruturas metálicas.

3. Definir quais os modos de falha prioritários através do cálculo do risco prioritário ou RPN.

4. Identificar e propor ações de minimização das falhas e criar um plano de controlo.

- Como em qualquer processo de fabrico de um determinado componente, em que o objetivo é garantir a satisfação do cliente final, deve aplicar-se essa visão ao efluente tratado que é descarregado num meio recetor, (coletor público), uma vez que tal

descarga deve obedecer a determinados requisitos impostos pelo regulamento municipal de descarga de efluentes de São João da Madeira e pela Licença Ambiental. Secundariamente, foram desenvolvidas outras atividades no âmbito de estágio, mais focadas na gestão de produção tais como:

 Atualização semanal de uma base de dados de seguimento de produção

(cálculo das paragens programadas, não programadas, avarias e Rendimento

 Atualização diária de uma base de dados de seguimento de sucata (custos com

matéria prima ou produto transformado sucateado, ou custos com ensaios destrutivos).

 Preenchimento de uma base de dados com ideias de melhoria contínua

propostas pelos colaboradores.

 Revisão de documentos de instrução de trabalho ou TP.

 Auxiliar na implementação da ferramenta kanban numa linha de pintura e numa

2- Conceitos Teóricos

Neste capítulo é realizada uma abordagem de alguns conceitos teóricos aplicados neste estágio, conceitos esses relacionados com a gestão da produção e ferramentas Kaizen designadas no grupo empresarial por LMS, (Lean Management System). De entre as ferramentas utilizadas algumas, as mais importantes, serão explicadas ao longo desta secção e em capítulos mais adiante será abordada a sua adaptação ao caso de estudo deste relatório.

As ferramentas aqui explicadas serão portanto: o FMEA, o Plano de Controlo e o SW (standadized work); que são ferramentas aplicadas nas mais diversas indústrias relacionadas com a ISO 9001; ISO TS 16494 e com o intuito de estruturar e organizar um processo de produção.

Para além disso, tendo o estágio sido realizado numa unidade industrial de produção de peças metálicas, será também neste capítulo explicado, de forma resumida, alguns dos processos mais importantes e relacionados com o objetivo do trabalho: tratamento de superfícies, pintura e processo de tratamento de efluentes.

2.1-Definição de FMEA

O FMEA do inglês failure mode and effects analysis, como o próprio nome indica, consiste numa ferramenta preventiva de identificação de potenciais falhas num determinado produto ao longo do seu ciclo de vida, ou do respetivo processo de fabrico. Esta ferramenta foi desenvolvida em 1949 pelo exército norte-americano com a designação de "Procedimento para desempenhar um modo de falha, seus efeitos e análise da sua criticidade" para analisar falhas em componentes de alto risco (em novos sistemas e equipamentos) (Nunes and Faustino 2014). Mais tarde, por volta de 1960, esta ferramenta foi também adotada pela NASA para análise preventiva de potenciais falhas no projeto Apolo. Desde então, a FMEA tem sido largamente utilizada como ferramenta para análise da fiabilidade e segurança de produtos e processos em várias indústrias como a indústria aeroespacial, aeronáutica, automóvel, nuclear, eletrónica, química, mecânica e indústrias de tecnologias médicas, onde os critérios de qualidade e segurança são altamente exigentes (Bragança 2013). O método FMEA é, assim, por norma aplicado antes do fabrico de um determinado produto, ou seja, durante o período de conceção e desenvolvimento, sendo identificadas as caraterísticas de um novo produto e do respetivo processo de fabrico, as funções do produto e de cada passo do processo de produção, e posteriormente são analisadas as potenciais falhas e efeitos do produto/processo. As falhas do produto poderão surgir de uma má conceção ou desenho do produto ou de um processo inadequado, que poderá refletir-se ao longo da cadeia de processo ou no cliente final. Após a análise dos modos de falha do produto/processo (FMEA) poderão surgir ações de melhoria. Desta forma consegue-se aumentar a fiabilidade do produto e do processo produtivo garantindo maior desempenho, conformidade e segurança.

O FMEA é uma ferramenta viva, criada e desenvolvida ao longo do programa. Após a elaboração do FMEA é efetuada uma revisão. Se durante esse período surgirem novos modos de falha, estes devem ser identificados e registados no FMEA. Uma revisão deverá também ser efetuada sempre que ocorra alguma alteração no processo ou nas características do produto, de forma a identificar novos modos de falha e procurar novas ações de resposta, com vista a diminuir a sua probabilidade de ocorrência e severidade. Desta forma surge o D-FMEA (Análise de Modo e Efeito de Falha do Produto) e o P-FMEA (Análise de Modo e Efeito de Falha de Processo)

2.1.1-Características do FMEA

 A execução de um FMEA exige um grupo de trabalho constituído por

especialistas das áreas afetadas. O grupo de trabalho é encabeçado por um responsável.

 Deverá proceder-se à identificação de todas as falhas potenciais e respetivos

efeitos. As falhas só são encontradas em fases posteriores, tais como, no controlo do produto, processos de fabrico que se seguem ou mesmo no cliente final.

 O grupo de trabalho atribui um valor, de uma escala de 1 a 10, para a

severidade, ocorrência e deteção de um modo de falha.

2.1.2 - Vantagens do FMEA

O método FMEA:

 Reduz os riscos relacionados com a definição do produto e do processo e

aumenta a confiança nos mesmos.

 Foca-se nas prioridades do produto/processo (segurança, regulamentação e

funcionalidade) durante a fase de desenvolvimento após o cálculo do risco (RPN).

 Identifica as verificações chave necessárias durante o desenvolvimento do

produto/processo e durante o ciclo de produção.

 Reduz os custos e o tempo de conceção do produto/processo

2.1.3 - Desvantagens/Limitações do FMEA

Uma das desvantagens do método FMEA consiste em lidar apenas com riscos individuais, não tendo em consideração os efeitos combinados de várias causas.

2.1.4-FMEA de Processo (P-FMEA)

Uma vez que este trabalho se trata não da conceção de um produto mas de elaboração de um processo o FMEA aplicado é designado por FMEA de processo, ou seja, P-FMEA.

Para isso, a partir do diagrama do processo em questão, o grupo de trabalho revê as operações executadas em cada etapa. O objetivo será identificar qualquer falha no produto que seja proveniente do processo, desde a receção do material até à entrega ao cliente.

- Todas as funções do produto definidas na análise funcional são relembradas para avaliar as consequências que podem resultar das operações de fabrico.

- No P-FMEA, trabalha-se com a hipótese de que o produto vem da operação anterior em conformidade.

Para cada modo de falha para o P-FMEA, o efeito é descrito apuradamente.

- Para o utilizador final, o modo de falha pode consistir em degradação do produto, problemas de segurança ou com o ambiente.

-Para o seguinte utilizador da cadeia de produção o modo de falha pode provocar interferências com o fluxo de produção, o que poderá impedir determinadas operações, ou provocar problemas de higiene, segurança e ambiente no local de trabalho.

2.1.5-Características Chave

Uma característica chave é uma característica de produto (material, dimensional, performance) ou parâmetro de processo cuja variação pode afetar:

- Conformidade com regulamentações (ambientais, qualidade, segurança)

- Satisfação do cliente final (Regulamentação de descargas de água residuais/Licença Ambiental)

2.1.5.1-Características chave do produto (KPC)

Qualquer característica de um componente simples ou composto que pode preencher uma ou várias funções principais ou constrangimentos para o cliente, expresso através das suas especificações ou regulamentações é considerada uma caraterística chave do produto. As características dos produtos são medidas diretamente no produto ou através do seu efeito.

- As características chave do produto no caso de estudo serão os VMA estabelecidos pela Regulamentação de descarga de águas residuais emitida pela Câmara Municipal de São João da Madeira complementados pelos VLE estabelecidos pela Agência Portuguesa do Ambiente. No subcapítulo 3.1.1 será efetuada uma análise mais detalhada das caraterísticas chave do produto.

2.1.5.2-Características chave do Processo (KCC)

Considera-se uma característica chave do processo qualquer parâmetro do processo que tem influência direta nas características chave do produto (KPC). Os KCC são parâmetros, cujas variações devem ser controladas em torno dos valores alvo.

– Neste ponto serão identificados os diferentes passos e parâmetros do processo de tratamento dos efluentes que terão influência direta nas características chave do

produto (efluente descarregado no coletor público). As caraterísticas chave do processo serão identificadas no subcapítulo 3.1.2.

2.1.6-Características de segurança vs características de

regulamentação

As características de segurança não são relacionadas com regulamentações, no entanto, as suas não conformidades ou falhas poderão afetar a segurança e bem-estar das pessoas ou do ambiente, sem informar atempadamente através de indicadores.

As características ou produtos sujeitos a regulamentação são expressas ou ditadas por uma entidade oficial.

2.1.7 Elaboração do FMEA de processo

Após a abordagem conceptual do FMEA será feita então uma análise da elaboração e aplicação desta metodologia.

Para a elaboração do FMEA de processo fez-se, inicialmente, o levantamento de informação acerca das caraterísticas chave do produto e analisou-se os processos necessários para que as mesmas caraterísticas estejam de acordo com a especificação do produto.

Para se poder analisar o processo é construído um fluxograma que descreve cada etapa deste de forma cronológica, desde que os componentes são recebidos nas primeiras etapas de fabrico, até ao produto final. Nos fluxogramas são identificados os equipamentos e as funções que estes desempenham, ou seja, quais as alterações que estes irão executar no produto como, por exemplo, a adição de um ou mais componentes.

Após a construção do fluxograma é formado um grupo de trabalho constituído pelo responsável do FMEA, pelos engenheiros responsáveis pelo processo sobre o qual o FMEA irá incidir, e colaboradores (responsáveis pela supervisão do processo, qualidade, manutenção e HSE). Este grupo de trabalho é importante na realização de diversas sessões de Brainstorming; através dos seus conhecimentos do produto e processo, e das suas experiências em processos semelhantes os membros do grupo de trabalho ajudarão na identificação dos modos de falha do produto/processo, nos seus efeitos e nas causas das falhas.

Fig. 2 - Ciclo de elaboração do FMEA (Fonte: http://www.mecanicaindustrial.com.br)

Em seguida o grupo de trabalho procura quais as falhas prioritárias através do cálculo do RPN. Antes do cálculo anterior o grupo de trabalho avalia três fatores. A severidade, a causa da ocorrência e a deteção:

 Para a severidade o grupo de trabalho avalia o impacto do efeito no cliente ou

no seguinte processo atribuindo um valor entre 1 e 10. Se se tratar de uma falha regulamentar automaticamente atribui-se o valor 9. No caso de uma falha de segurança será atribuído o valor de 10. (Tabela 1)

 Para a ocorrência o grupo de trabalho procura a raiz da causa do efeito. Em

seguida, avalia-se a probabilidade da ocorrência que gera o modo de falha atribuindo um valor entre 1 e 10. (Tabela 2)

 Para a deteção o grupo de trabalho avalia a probabilidade de não se detetar o

modo de falha através de mecanismos de validação e teste atribuindo um valor entre 1 e 10. (Tabela 3)

Tabela 1-Severidade PFMEA (falta referência)

Efeito

Critério: Severidade do efeito no produto

(efeito no cliente)

Rank Efeito

Critério: Severidade do efeito no processo

(efeito no fabrico/montagem)

Modo potencialde falha afeta a segurança da operação do veiculo ou envolve incomprimento com regulamentos governamentais sem

aviso

10 Pode colocar em perigo o operador, a máquina ou montagem sem qualquer aviso

Modo potencialde falha afeta a segurança da operação do veiculo ou envolve incomprimento com regulamentos governamentais com

aviso

9 Pode colocar em perigo o operador, a máquina ou montagem com qualquer aviso

perda da funão primária (veículo inoperável, não afeta a operação

segura do veículo) 8 grande perturbação

100% do produto tem que ser sucateado/eliminado. Linha de produção terá que ser interrompida

Degradação da função primária (veículo operável mascom

performance reduzida 7 perturbação significativa

Uma porção da produção terá que ser sucateada/eliminada

Desvio do processo primário incluindo redução da velocidade da linha de produção e incremento de

mão-de-obra Perda de uma função secundária (veículo operável, mas funções de

conforto/comodidade inoperáveis 6

100% da produção terá que ser retrabalhada fora da linha de produção e aceite

Degradação das funções secundárias (veículo operável mas com funções de conforto/comodidade com nível deperformance reduzida 5

Uma porção da produção terá que ser retrabalhada fora da linha de produção e aceite

Aparência ou ruído audível, veículo operável, item não está em conformidade e reclamado por > 75% dos clientes 4

100% da produção terá que ser retrabalhada no posto antes desta ser processada Aparência ou ruído audível, veículo operável, item não está em

conformidade e reclamado por pelo menos 50% dos clientes 3

Uma porção da produção terá que ser retrabalhada no posto antes desta ser processada

Aparência ou ruído audível, veículo operável, item não está em

conformidade e reclamado por pelo menos 25% dos clientes 2 perturbação mínima

pequeno incoveniente para o processo, operação ou operador

Sem efeito Sem efeito 1 sem efeito sem efeito

não cumprimento dos requisitos de segurança e

ou regulamentares

Perda ou degradação da função primária

Perda ou degradação de uma função secundária

incomodidade

não cumprimento dos requisitos de segurança e ou

regulamentares

perturbação moderada

Tabela 2-Probabilidade de ocorrência PFMEA

Probabilidade de falha

Critério: Ocorrência da causa -PFMEA

(incidente por item ou veículo)

Rank

Muito grande maior ou igual que 100 por 1000 10

Grande 50 por 1000 1 em 20 9 20 por 1000 1 em 50 8 10 por 1000 1 em 100 7 Moderado 2 por 1000 1 em 500 6 0.5 por 1000 1 em 2000 5 0,1 por 1000 1 em 10000 4 Baixo 0,01 por 1000 1 em 100000 3 <0,001 por 1000 1 em 1000000 2

Muito baixo falha é eliminada através de

Tabela 3-Probabilidade de deteção PFMEA

Oportunidade de

deteção Critério: Probabilidade de deteção por controlo de processo Rank

Probabilidade de deteção

Sem oportunidade de

deteção Sem processo de controlo: não pode ser analisado ou detetado 10 quase impossível Não é provável de se

detetar em qualquer estágio

Modo de Falha ou erro (causa) não é facilmente detetável (Ex:

triagens aleatórias) 9

probabilidade muito remota

deteção do problema após o processo

Deteção do modo de falha após o processo pelo operador através de meios visuais, tácteis ou auditivos 8

probabilidade remota

Problema detetado na fonte

Deteção do modo de falha no posto pelo operador através de meios visuais, tácteis ou auditivos ou após o processo através do uso de atributos de aferição ( go/no-go, verificação manual de torque, etc.)

7 muito baixa

deteção do problema após o processo

Deteção do modo de falha após o processo pelo operador através de mecanismos de aferição de variáveis ou pelo operador através de atributos de aferição (go/no-go, verificação manual de torque, etc.)

6 Baixa

Deteção do problema na fonte

Deteção do modo de Falha ou erro (causa) no posto pelo operador através do uso de aferição de variáveis ou por controlos automáticos no posto que irão detetar a peça discrepante e avisar o operador (luz, sirene, etc.). Aferição executada no equipamento e verificação de 1ª peça ok

5 Moderada

deteção do problema após o processo

Deteção do modo de falha após o processo por controlos automáticos que detetarão a peça discrepante e bloqueara a peça na estação para prevenir processos posteriores

4 moderadamente alta

Deteção do problema na fonte

Deteção do modo de falha no posto por controlos automáticos que detetarão a peça discrepante e automaticamente bloqueara a peça no posto para prevenir processos posteriores

3 Alta

Deteção do erro e ou

prevenção do

problema

Deteção do erro (causa) no posto por mecanismos automáticos que detetarão o erro e evitam que a peça com discrepância seja feita 2 muito alta Deteção do problema não aplicável/Prevenção do erro

Prevenção do erro (causa) resulta de um mecanismo elétrico, desenho da máquina ou desenho da peça. A peça discrepante não pode ser produzida porque o item é a prova de erro pelo desenho do processo/produto

A partir destes três fatores o grupo calcula o RPN pela seguinte fórmula: RPN = S x O x D

Os modos de falha que possuem maior valor de RPN são os primeiros a sofrer ações corretivas. Para os modos de falha relacionados com aspetos de segurança e regulamentação, as ações corretivas deverão ter como objetivo reduzir o RPN para valores inferiores a 40, ou seja, se a severidade tiver o valor de 9 ou 10, os valores da ocorrência e da deteção deverão ser reduzidos para 1 ou 2.

2.2-Plano de Controlo:

Num plano de controlo é elaborada uma lista de características de processo e de produto que deverão ser monitorizadas durante o processo produtivo, que podem incluir métodos de medição e, quando necessário, planos de reação para as não conformidades.

Ao contrário do FMEA de processo, onde são identificadas as características para as quais deverão ser realizadas ações corretivas para melhoria da qualidade do produto, num plano de controlo isso não acontece. No entanto, este é muito importante para garantir a aprovação do produto quando um novo processo de produção é desenvolvido e lançado.

Se não existir um plano de controlo onde estão claramente identificados os pontos de controlo de processo / produto, o risco de este entrar em degradação é muito grande, o que poderá dever-se à entrada de novos colaboradores, perda de conhecimento e às prioridades de curto prazo da produção.

2.3 - Standardized work

O trabalho padronizado ou standardized work é um das ferramentas LEAN mais poderosas, mas das menos utilizadas. Ao documentar as melhores práticas atuais, o trabalho padronizado constitui a base para o kaizen, ou melhoria contínua. À medida que a tarefa padrão é melhorada, o novo padrão torna-se a linha de base para a melhoria, e assim por diante. Melhorar o trabalho padronizado é um processo que nunca termina. A criação de instruções de trabalho padronizadas depende da recolha e registo de dados de produção em formulários adequados. Estes formulários são desenvolvidos e utilizados por engenheiros ou supervisores de produção para elaboração ou melhoria de processos e utilizados pelos operadores para melhorarem a sua performance.

Os benefícios do trabalho padronizado para uma determinada tarefa incluem a existência de documentação das tarefas de produção pelo processo atual, para todos os turnos, de forma a reduzir a variabilidade do processo, ser usado como base do treino e formação de novos operadores, reduzir a ocorrência de ferimentos e lesões de trabalho, e criar uma linha de base para as atividades de melhoria.

Os quatro principais elementos a respeitar para construir um trabalho padronizado correto são:

 Takt time, que é a taxa de produção a que um produto deve ser produzido num

processo para atender ao pedido do cliente cujo método de cálculo assenta no tempo de produção disponível por turno dividido pelas necessidades do cliente por turno. Por exemplo, se uma fábrica de ferramentas funciona 480 minutos por dia, e os clientes exigem 240 peças por dia, o takt time é de dois minutos. Da mesma forma, se os clientes querem dois novos produtos por mês, o takt time é de duas semanas. O objetivo do takt time é fazer corresponder precisamente a produção com os pedidos do cliente. Este fornece as batidas do coração de um sistema de produção Lean.

 Balanceamento da linha: este é o segundo passo a respeitar. Para fazer um

balanceamento de linha ajustado são necessários estudos de todas as diferentes tarefas dentro do processo. O conceito é que todas as tarefas numa área ou linha

devem ter a mesma quantidade de tempo para serem completadas (tempo de ciclo). Quanto mais detalhado for este estudo, mais fácil será fazer o balanceamento da carga de trabalho por cada operador. Por exemplo, considerando uma linha de 5 operadores os tempos de ciclo por operador são de 20 s para o operador 1, 30 s para o operador 2, 25 s para o operador 3, 23 s para o operador 4 e de 27 s para o operador 5. Usando um takt time de 25 segundos o objetivo seria não ter uma tarefa com tempo de ciclo superior a 25 s e ter operadores suficientes para garantir este tempo de ciclo. Neste exemplo seria necessário balancear de forma a retirar 5 s ao operador 2 que pudessem ser atribuídos ao operador 1 e retirar 2s ao operador 5 que pudessem ser atribuídos ao operador 4. Desta forma poder-se-ia garantir um tempo de ciclo igual ao takt time. No entanto, na realidade, na maior parte das vezes não é possível chegar a este resultado. Contudo, dois conceitos devem estar sempre na mente dos gestores que é assegurar que nenhum operador tem um tempo de ciclo superior ao takt time e que todas as operações estão o mais próximo possível deste tempo.

 Uma vez determinado o balanceamento a tarefa por operador deve seguir um

processo padrão, ou seja, a sequência de trabalho. De forma a alcançar sempre os melhores resultados de qualidade o processo deve ser definido de maneira a que cada operador realize a sua tarefa sempre da mesma forma. A sequência de trabalho deve ser documentada com o maior detalhe possível. Instruções claras de como fazer cada operação são essenciais para o sucesso da construção do SW. Ao definir a sequência de trabalho torna-se fácil observar quando uma tarefa está a ser realizada de forma desordenada. Portanto, torna-se importante nesta sequência ser claro qual a tarefa de cada operador de forma a este se sentir responsável pelo seu trabalho. Outra consideração importante para elaborar a sequência de trabalho é a ergonomia. Um operador deve realizar as suas tarefas da forma mais ergonómica possível.

 Por fim, o quarto elemento importante que deve ser respeitado na elaboração do

SW é o stock durante o processo, mantendo sempre em mente o conceito de que a quantidade existente entre operações deve ser a mínima possível. Para um processo contínuo, o número de peças que se movem de uma operação para a seguinte deve ser de uma peça. Com base no tempo de ciclo, poderá não ser

possível aplicar este conceito, contudo, o objetivo é ser a quantidade adequada ao pedido do cliente de acordo com o takt time. O número de peças entre processos irá depender das operações. Quanto melhor for o balanceamento da linha, menos quantidade de peças será necessária entre operações. A chave para um bom SW é assegurar que o processo mais lento (bottleneck) fornece sempre as peças necessárias para o processo.

Padronizar o trabalho acrescenta disciplina no dia-a-dia da produção, um elemento que é frequentemente negligenciado, mas essencial para a metodologia LEAN se enraizar e garantir um processo estável, capaz, repetível, organizado e correto do ponto de vista ergonómico.

O SW é também uma ferramenta de aprendizagem que apoia a auditoria, promove a resolução de problemas, e envolve os membros da equipa no desenvolvimento de poka-yokes (anti - erros).

2.4- Caracterização do processo de tratamento de superfícies e de

pintura

Uma vez que a estação de tratamento de efluentes (ETARI) que a unidade possui se encontra diretamente relacionada com as atividades de tratamento de superfícies e de pintura, será feita uma breve apresentação destes processos.

2.4.1 Tratamento de superfícies

O tratamento de superfícies encontra-se dividido por três etapas. Na primeira etapa as peças são sujeitas a um processo de desengorduramento por aspersão de água quente, à qual é efetuada a adição de detergentes tensioativos e de fosfato de ferro. Desta forma é efetuada a remoção de óleos dos processos de corte, estampagem e de partículas de metal como limalhas de solda e é aplicada a partir do fosfato uma camada protetora anti corrosiva e com elevada aderência, essencial para o processo de pintura.

A seguir á etapa de desengorduramento e fosfatação segue-se a lavagem das peças por aspersão de água fria direta para remover os detergentes em excesso, óleos e gorduras residuais por forma a evitar a contaminação do banho de pintura.

Para finalizar a fase de tratamento de superfícies, as peças são encaminhadas a mais uma etapa de lavagem com água desmineralizada. Nesta ultima etapa tenta-se garantir uma condutividade uniforme da superfície das peças estando assim preparadas para o processo de pintura por eletrodeposição.

No processo de tratamento de superfícies a água aplicada na primeira etapa é filtrada por um sistema de filtros de prensa, que remove a lama constituída por óleos, gorduras e impurezas que se encontravam presentes nas peças tratadas. Estas lamas serão então encaminhadas para aterro sanitário, ao passo que a água é enviada a um sistema de ultrafiltração a alta pressão através de membranas, sendo reintroduzida na produção, mais precisamente no segundo estágio de desengorduramento.

Nas seguintes etapas de tratamento também é efetuado um reaproveitamento da água através de um sistema em cascata, em que o último estágio de tratamento, o Túnel 5, uma vez que recebe continuamente água desmineralizada, fornece o excedente ao Túnel 4 e este ao 3, respetivamente. Assim que o nível do reservatório do Túnel 3 for atingido o excedente é então encaminhado para tratamento em ETARI. (Fig. 3)

Fig. 3-Tratamento de superfícies

2.4.2 Pintura por eletrodeposição

Após o pré-tratamento segue-se a pintura por eletrodeposição. Nesta fase as peças mergulham numa cuba de pintura de base aquosa. Na figura 4 verifica-se que 80% a 90% do banho de pintura é constituído por água desmineralizada, sendo os restantes 10 a 20% constituídos por resinas epoxídicas, pigmentos de coloração e uma pequena percentagem (0 a 5%) de solventes e aditivos de regulação de acidez e de controlo da solubilidade da resina.

Fig. 4- Composição da tinta de eletrodeposição Fonte: (Merlo 2011)

T3 lavagem com água fria direta

T4 lavagem com água desmineralizada T1 desengorduramento+ fosfatação Filtração T2 desengorduramento+ fosfatação T5 lavagem com água desmineralizada ETAR ETAR

O processo de pintura consiste na eletroforese, em que as partículas da tinta recebem uma carga elétrica, positiva, a partir de ânodos localizados nas paredes da cuba de pintura, provocando a migração destas partículas até ao polo elétrico oposto ou cátodo, constituído pelas peças metálicas a revestir carregadas negativamente. Uma vez que as peças a pintar são o cátodo, o processo é denominado cataforese. (Reis 2008) Além da eletroforese ocorrem outros fenómenos como a eletrodeposição, a electro-osmose e hidrólise. A eletrodeposição ocorre quando as partículas da tinta atingem a superfície do cátodo originando a coagulação da tinta sobre a peça a revestir. (Reis 2008)

Convém no entanto referir que como a tinta necessita de um pH estável e durante o processo de pintura ocorre o fenómeno de hidrólise é necessário eliminar o excesso de ácido resultante da quebra da molécula da água (principal solvente). Junto do cátodo surgem hidróxidos básicos, ao passo que nos ânodos surge catião hidrogénio . Para reduzir a acidez aplicaram-se células de diálise dentro das quais circula o anólito, constituído simplesmente por água desmineralizada. Este irá receber o catião hidrogénio e, assim que atingir uma determinada condutividade, será eliminado para tratamento em ETARI, sendo substituído por nova água desmineralizada.

Após o estágio de pintura por eletrodeposição segue-se uma nova lavagem com o permeado obtido do processo de ultrafiltração da tinta. O permeado é assim aplicado na remoção de espuma, sujidade e tinta não aderente.

Por fim as peças dirigem-se a um forno de polimerização a 150º C para endurecer a película de tinta. (Fig-5)

Fig. 5-Pintura por eletrodeposição

Lavagem com ultra-filtrado Ultra-Filtragem Forno de polimerização peças pintadas ETAR pintura por eletrodeposição

2.5-Descrição da estação de tratamento de efluentes (ETARI)

A ETARI é do tipo físico-químico e dedica-se exclusivamente ao tratamento de efluentes provenientes dos processos de tratamento de superfícies e de pintura de peças metálicas. Os principais efluentes tratados são provenientes essencialmente da fase de lavagem com água corrente (excedente do terceiro estágio) após os estágios de desengorduramento e fosfatação e descargas ácidas provenientes da renovação da água desmineralizada (anólito). Pontualmente, são tratados efluentes provenientes da substituição dos banhos dos tanques de desengorduramento e fosfatação, efluentes da manutenção da cuba de pintura e efluentes das regenerações de resinas de permuta iónica (produção de água desmineralizada).

Os efluentes do estágio de lavagem com água fria direta e do anólito são encaminhados para o neutralizador, ao passo que os efluentes provenientes das manutenções da instalação da pintura são encaminhados para dois tanques. Um tanque recebe efluentes provenientes da manutenção dos banhos de tratamento de superfície, do saneamento do tanque de retenção da instalação da ETARI e água restante da desidratação de lamas dos filtros de bolsa. (fig-6) Estes efluentes possuem um teor mais elevado em óleos e gorduras provenientes da estampagem, detergentes (tensioativos) e fosfatos. O outro tanque recebe efluentes da manutenção da tina de pintura. Como referido na descrição do processo de pintura, apesar da tinta ter como principal solvente água desmineralizada, também contém solventes e resinas orgânicas potenciadoras de CQO. Estes efluentes são tratados pontualmente por forma a garantir que o efluente tratado descarregado no coletor público se encontra dentro dos parâmetros estabelecidos pelo regulamento de descargas municipal.

O efluente é então recebido no neutralizador onde é efetuado o ajuste do pH com adição de ácido sulfúrico e hidróxido de cálcio e adição de sulfato de alumínio (reação de precipitação).

À saída do tanque de neutralização é adicionado floculante para auxiliar a reação de precipitação – (aglomeração dos flocos). Em seguida, o efluente segue para o decantador onde ocorre a separação da água tratada e das lamas. Por cima do decantador sai água

tratada para o coletor público e por baixo seguem lamas para o concentrador (segundo estágio de decantação).

As lamas depois de decantadas são depositadas nos filtros de bolsa. O restante efluente segue para nova floculação.

Os filtros de bolsa são constituídos por duas caixas usadas alternadamente, (uma caixa por turno),Os filtros colmatados são então retirados e colocados em tanques para desidratação, (remoção da água restante). Como referido anteriormente esta água é encaminhada para um dos tanques de receção de efluentes para posterior tratamento. (fig-6)

Fig. 6 - Esquema do processo de ETAR

Decantador concentração (2º estágio decantação) efluentes concentrados neutralização floculação lavagem águas correntes água tratada Filtração

2.6. Descrição dos processos físico-químicos da ETARI

Após uma breve descrição do processo de tratamento de efluentes aplicado nesta unidade de produção, será feita uma breve explicação dos processos físico-químicos aplicados no respetivo tratamento.

2.6.1.-Afinação do pH e coagulação

Os efluentes recebidos na ETARI possuem partículas dissolvidas que se encontram em suspensão. Estas partículas não se conseguem remover imediatamente por decantação estática devido ao seu baixo peso e às forças repulsivas existentes entre elas. Para efetuar a remoção dessas partículas aplicam-se reagentes potenciadores de coagulação. O coagulante aplicado é o sulfato de alumínio. As partículas coloidais possuem cargas negativas ao passo que o alumínio possui cargas positivas, ocorrendo forças de atração entre ambos. Desta forma obtém-se um precipitado formado por flocos de maiores dimensões. No entanto como os flocos formados se encontram dissolvidos num meio predominantemente ácido (resultante do processo de fosfatação e da própria adição do sulfato de alumínio) e como as espécies de alumínio são menos solúveis na faixa de pH 6,5 e 8 (próximo da neutralidade) é necessário adicionar hidróxido de cálcio para promover a decantação. (Costa 1996)

Por forma a evitar que uma adição excessiva de hidróxido de cálcio torne o efluente demasiado básico, o processo é continuamente monitorizado com um medidor de pH que aciona, pontualmente, a adição de ácido sulfúrico garantindo assim a eficácia do tratamento.

2.6.2-Floculação

O processo de floculação consiste na aglomeração dos flocos formados na fase de coagulação. Desta forma criam-se flocos mais pesados permitindo a aceleração do processo de sedimentação.

No processo de floculação são usados coadjuvantes (auxiliares de floculação) como polieletrólitos minerais por exemplo a sílica ativada, polieletrólitos orgânicos, como amidos, taninas e alginatos e polieletrólitos sintéticos tais como a poli-acrilamina. (Costa 1996,

Alves 2012) As suas principais vantagens são o volume de lamas reduzido, maior margem de pH para execução de uma correta floculação e maior redução da quantidade das formas metálicas solúveis.

Durante os processos de coagulação e floculação é necessário desencadear uma agitação das misturas. Uma vez feita a adição de coagulante no neutralizador, este necessita de uma agitação mecânica rápida de forma a homogeneizar a mistura. Na fase de floculação, a agitação tem que ser mais lenta e prolongada para que as partículas possam colidir e aglomerar-se. Se a agitação do processo de floculação for demasiado rápida, os flocos formados desfazem-se, perdendo peso, voltando as partículas a ficar suspensas. (Alves 2012)

2.6.3-Decantação

A seguir à coagulação/floculação segue-se a decantação (separação líquido/sólido). Neste estágio o efluente entra no decantador com os flocos formados e é recebido a uma velocidade mais lenta que a da sedimentação dos flocos. Por cima do decantador teremos água tratada, incolor e com baixa quantidade de sólidos suspensos, enquanto por baixo se forma lamas que serão enviadas a um concentrador (segundo decantador) e posteriormente filtradas nos filtros de bolsa. As lamas entram nos filtros por ação da gravidade ficando a parte sólida retida enquanto o restante líquido passa pelos poros dos filtros e é encaminhado de novo ao floculador.

3- Atividades do Estágio

3.1-Realização de P-FMEA para o processo ETAR

Após a abordagem teórica do método FMEA e a descrição do processo de tratamento de efluentes e as atividades de produção associadas, será então apresentada a realização do P-FMEA da estação de tratamento de águas residuais Industriais (ETARI).

3.1.1-Levantamento dos KPC

Numa fase inicial foi efetuado um levantamento das características chave do produto, que no fundo, são as características a controlar do resíduo emitido para a rede de saneamento pública (efluente líquido).

As características chave do produto consistirão dos VMA do regulamento de descargas de águas residuais emitidos pela Câmara Municipal de S. J. da Madeira e VLE da licença ambiental que estão apresentados na tabela 4:

Tabela 4 - Parâmetros do efluente monitorizado a saída da ETARI

Parâmetros a monitorizar Unidades

VMA Câmara Municipal S. João da Madeira (Departamento de Ambiente e Ordenamento) Valores Limite de Emissão Licença Ambiental (Agência Portuguesa do Ambiente) pH escala sorensen 6,0 - 9,0 - SST mg/l 500 - CQO mg O2/l 1600 - CBO5/CQO ---- >= 0,25 - Detergentes mg LSS/l 10 - Cianeto total mg CN-_{/l 0,5 0,2} Sulfuretos mg S2-/l 1,0 - Cloro total mg Cl2/l 1,0 - Fósforo total mg P/l - - Arsénio mg As/l 1,0 - Mercúrio mg Hg/l 0,05 - Níquel mg Ni/l 2,0 2,0 Cádmio mg Cd/l 0,2 0,2 Crómio mg Cr/l 2,0 0,2 Estanho mg Sn/L - 0,5 Zinco mg Zn/L - 2,0 Chumbo mg Pb/l 1,0 0,5 Cobre mg Cu/l 1,0 2,0 Óleos e gorduras mg/l 15 - Fenóis mg fenol/l 0,5 - Crómio (VI) mg Cr/l 0,1 0,2

Apesar de na regulamentação municipal de descarga de efluentes e na Licença Ambiental não ser necessário controlar, o parâmetro fósforo, foi definido internamente um valor limite de 5 mg/l, sendo um parâmetro de processo a ser também controlado.

A partir dos KPC encontrados foi realizado um levantamento das atividades e procedimentos para cada estágio de tratamento:

 Preparação de reagentes

 Controlo de parâmetros

 Medidas de reação aos parâmetros

Desta forma foi construído um diagrama de fluxo de processo (Figura 9 em anexo), no qual é expressa graficamente a ordem do processo de tratamento das águas residuais, desde o início do tratamento (entrada do efluente na ETAR), até que este é descarregado no coletor público.

3.1.2-Levantamento dos KCC

No fluxo estão representados esquematicamente cada passo do equipamento e identificadas as suas funções e de que forma influenciam as características do produto final. A influência de cada uma dessas funções foi alvo de estudo experimental para se determinar o seu impacto no tratamento do efluente, isto é, nos KPC. O resultado dessas experiências está resumidamente descrito na secção 3.1.3.

A partir do estudo experimental foi possível determinar os KCC (características chave de processo).

3.1.3-Ensaios Experimentais para determinação dos KCC

Para identificação das possíveis falhas que poderão advir do processo foram executados testes no laboratório de qualidade do processo de pintura com amostras de efluente tratado retirado em diferentes etapas do processo (ajuste do pH, coagulação, floculação e decantação). Os testes servem, assim, para identificar as funções de cada equipamento de acordo com o fluxo do processo, e quais os materiais e respetivas quantidades utilizadas na transformação do produto.

Alguns testes realizados foram o ajuste do pH de uma amostra sem adição de coagulante, um ensaio com uma adição de coagulante acima do recomendado, um ensaio de adição de coagulante sem um ajuste do pH da amostra e, por fim, com ausência de um coadjuvante de floculação ou pela sua aplicação excessiva.

Os resultados destes testes foram organizados de modo a conseguir-se observar a influência das variações do processo nas características do efluente, e estão apresentados na tabela 5.

Tabela 5-Influência das características chave de processo nas características do produto

Legenda: aumentar adição diminuir adição parâmetro aumenta parâmetro diminui

Observando a tabela 5 verifica-se qual o impacto dos diferentes parâmetros de processo dos diferentes equipamentos que afetam as caraterísticas do efluente, KPC. Estes equipamentos são responsáveis pela adição de reagentes reguladores do pH, e reagentes de coagulação e floculação. As adições dos diferentes reagentes devem ser controladas com o objetivo do produto estar em conformidade. Desta forma, os reagentes adicionados constituem as caraterísticas chave de processo que deverão ser controladas, KCC, e de que forma estes vão afetar as características do produto.

Para o parâmetro pH do produto verifica-se que uma adição excessiva de hidróxido de cálcio ou demasiado baixa de ácido sulfúrico poderá resultar num valor de pH acima do VLE. h id ó x id o d e c á lc io h id ó x id o d e c á lc io Á c id o S u lf ú ri c o Á c id o S u lf ú ri c o S u lf a to d e a lu m ín io S u lf a to d e a lu m ín io p o lie le c tr ó lit o p o lie le c tr ó lit o fosfatos Metais SST Lamas KCC - Floculador KCC-neutralizador K P C pH CQO Cor Óleos e gorduras

Para o parâmetro metais, uma adição demasiado baixa ou demasiado elevada de hidróxido de cálcio poder resultar na solubilidade das formas metálicas indesejáveis no efluente tratado. Isto deve-se ao facto de que as formas metálicas são menos solúveis dentro de uma determinada gama de pH, de 7 a 11, como se pode observar na figura 7.

Fig. 7-Variação da solubilidade das formas metálicas de acordo com o valor de pHFonte: (BREF-STM 2003)

A remoção de CQO é mais eficaz a uma gama de pH de entre 6,5 a 7,5. (Valente 2010). Por este facto, é preferível trabalhar na ETARI numa gama de pH entre 7 e 8, de modo a conseguir gamas de solubilidade mais baixas dos iões ferro e alumínio, que são dos mais presentes no efluente tratado e garantindo que a remoção de CQO está ser realizada de forma eficaz. (Fig-6)

3.1.4. Elaboração do P-FMEA

A análise do fluxo de processo é relevante na medida que uma determinada operação de tratamento, como a afinação do pH no tanque de neutralização, poderá ter influência nos seguintes processos como coagulação/floculação e decantação de lamas.

Um potencial modo de falha num determinado estágio de tratamento poderá ter assim efeitos negativos na cadeia de processo, podendo provocar a incapacidade de transformação do produto nos próximos estágios de tratamento e resultando finalmente num produto, (neste caso um efluente) que não obedece aos parâmetros de regulamentação exigidos.

A partir da regulamentação de descarga de águas residuais e da Licença Ambiental emitida pela Agência Portuguesa do Ambiente, o grupo de trabalho identificou os efeitos potenciais de falha, que neste caso em especial consistiriam num incumprimento das exigências regulamentares anteriormente referidas e num possível risco para o ambiente. Para cada efeito encontrado foram associados modos de falha potenciais e desdobrou-se cada modo de falha pela respetiva causa.

Em seguida, o grupo de trabalho atribui um valor numa escala de 1 a 10 para as três variáveis: severidade, ocorrência e deteção por forma a calcular o RPN e, assim, identificar quais os modos potenciais de falha prioritários, como se pode ver tabela 6. Para cada modo potencial de falha com um valor de RPN maior que 40 o grupo criou um plano de ações preventivas por forma a estabilizar e controlar o processo KCC garantindo que as caraterísticas finais do produto KPC estão em conformidade, como se pode ver tabela 7, da PFMEA com ações corretivas, em que se recalcularam os RPN.

Tabela 6 - P-FMEA da ETAR, com cálculo de RPN KCC KPC 9 concentração de cal acima do especificado 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 dosagem acima do especificado 1 regula o caudal do reagente na bomba doseadora 1 9 9 leitura incorrecta eléctrodo de caudal no neutralizador 4 eléctrodo de deteção de caudal 1 36 9 leitura incorreta pH por defeito 4 medição automática do valor do pH 4 144 9 dosagem abaixo do especificado 1 Regula o caudal na bomba doseadora Registo de consumo de cal1vez/turno 1 9

9 _{pH por excesso}leitura incorreta 4

medição automática no quadro eléctrico da ETAR Registo de consumo de cal1vez/turno Calibração de eléctrodo de pH 4 144 9 concetração baixa de cal no tanque do reagente 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 leitura incorreta pH por excesso 4 medição automática do valor do pH _{4 144} 9 dosagem acima do especificado 1 regula o caudal do reagente na bomba doseadora Registo de consumo de ácido 1 vez/turno 1 9 9 concentração de ácido sulfúrico acima do especificado 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 leitura incorreta do pH por defeito 4 medição automática do valor do pH 4 144 9 falta ou concetração baixa de ácido no tanque do reagente 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 diluição incorreta (concentração abaixo do especificado) 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 Caudal da doseadora abaixo do especificado 1 regula o caudal do reagente na bomba doseadora 5 45 9 diluição incorreta (concentração acima do especificado) 1 preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 9 9 caudal da Doseadora acima do especificado 1 regula o caudal na bomba doseadora Registo de consumo de sulfato de alumínio 5 45 9 leitura incorrecta eléctrodo de caudal no neutralizador (detecta caudal quando não existe) 4 Registo de consumo de sulfato de alumínio 1 vez/turno + Registo de consumo de cal 1vez/turno 1 36 9 caudal da doseadora abaixo do especificado 1 regula o caudal na bomba doseadora 1 9 Falta de ácido dosagem abaixo do especificado Sólidos suspensos acima dos VLE Excesso de sulfato de alumínio 1 Falta de polielectrólito 9 Ensaio mensal entidade externa (IDIT) 1 Ensaio mensal entidade externa (IDIT) regula o caudal do reagente na bomba doseadora 14 regula o caudal na bomba doseadora - leitura do pH do efluente á saida do neutralizador em laboratório - Ensaio mensal entidade externa (IDIT) 1 9 Teste colorimétrico laboratório 1 vez por turno Ensaio mensal entidade externa (IDIT) leitura do pH de amostra a saida do neutralizador Ensaio mensal entidade externa (IDIT) - Teste colorimétrico do fósforo laboratório 1 vez por turno - leitura do pH á saida do neutralizador - Ensaio mensal entidade externa (IDIT) leitura do pH á saida do neutralizador em laboratório Teste colorimétrico do fósforo laboratório 1 vez por turno Ensaio mensal entidade externa (IDIT) O c o r Modo Potencial de Falha Efeito Potencial da Falha Diluição incorrenta 1 Excesso de polieletrolito Meios de Controlo Falta de cal Falta de sulfato de alumínio 9 caudal da doseadora acima do especificado preparar reagente de acordo com procedimento (SAA-I-PSS-0013) 1 Neutralizador pH abaixo do VLE mais lamas Sólidos Suspensos acima do VLE Floculador excesso de ácido pH acima do VLE Metais acima do VLE Sólidos suspensos acima do VLE

metais acima dos VLE pH abaixo do VLE

Sólidos suspensos acima do VLE

metais acima dos VLE pH abaixo do VLE SST acima do VLE excesso de lamas filtros colmatados Excesso de cal G r a v R P N 2 D e t Funções/Operaçõ es do Processo Causa Potencial de Falha C l a s 7 pH acima do VLE 9

Tabela 7 - P-FMEA da ETAR, com ações corretivas e recálculo dos RPN Acções Tomadas G r a v O c o r D e t R P N 9 9 36 Criar instrução de limpeza de eléctrodo limpeza do eléctrodo 1 vez/semana T.O. S21 9 1 1 9 144 Criar Instrução de limpeza/calibração do eléctrodo pH do neutralizador T.O. S21 9 1 4 36 9 Criar instrução de manutenção preventiva da bomba doseadora (limpeza de esferas e pesca) T.O. S21 144 Criar Instrução de limpeza/calibração do eléctrodo pH do neutralizador 1 vez/semana T.O. S21 9 1 4 36 9 144 Criar Instrução de limpeza/calibração do eléctrodo pH do neutralizador T.O. S21 _{9 1 4 36} 9 9 144 Criar Instrução de limpeza/calibração do eléctrodo pH do neutralizador T.O. S21 9 1 4 36 9 9 45 Criar instrução de manutenção preventiva da bomba doseadora (limpeza de esferas e pesca) 9 45 36 Criar documento de instrução e registo de limpeza de eléctrodo efectuar limpeza 1 vez/semana T.O. S21 9 1 1 9 9 T.O. S21 14 T.O. S23 Criar instrução de manutenção preventiva da bomba doseadora (limpeza de esferas) 9 T.O. S21 Acções Recomendadas Responsável e Data de conclusão

Resultado das Acções R P N Criar instrução de manutenção preventiva (limpeza da serpentina do floculador de 15 em 15 dias) Criar folha de seguimento 9

3.2- Plano de Controlo ETAR

A partir do fluxo de processo e com o suporte do P-FMEA foi elaborado o plano de controlo do processo ETAR (tabela 8). Este identifica as especificações do produto e do processo, os equipamentos responsáveis pelos processos, quais os métodos de medição dos parâmetros de controlo de produto e do processo para cada equipamento e respetiva frequência de controlo.

Como vimos as etapas do processo ETARI são neutralização, floculação, decantação e filtração. Por exemplo, na etapa de neutralização as características a controlar são o pH para o qual é identificado no plano a especificação desta característica, um valor de 6 a 9, é medida, o tamanho da amostra, a frequência e o método de controlo.

As outras características do produto identificadas no plano para controlo são a CQO, os metais, sólidos suspensos, óleos e gorduras e detergentes. De referir que estes últimos 4 parâmetros são seguidos por uma entidade externa.

A nível do processo são controlados parâmetros como os fosfatos e o consumo de hidróxido de cálcio, ácido sulfúrico e de sulfato de alumínio.

Por fim são identificadas as medidas de reação caso os parâmetros do produto ou de

Tabela 8 - Plano de Controlo

Caracteristics Special Methods

Nº P ro duct P ro cess _Class.Char. P ro duct / P ro cess / Specificatio n /

To lerance

Evaluatio n M easurement

Technique Size Freq. Co ntro l M etho d

Reactio n P lan Plano de Controlo - ETAR

-- -- " co ntínuo -- … 2x Dia (1 e 2 turno ) -- … 2x Dia (1 e 2 turno ) -- -- … 2x Dia (1 e 2 turno ) -- -- 2 ml 1x Semana (1º turno ) -- -- 6 ml 2x Dia (1 e 2 turno ) -- ---- Neutralizado r " pH -- 6< pH <9 co nsumo de ácido "

medido r auto mático de pH

Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 001/08 Se pH <6, subir do sagem de cal Se pH >9 subir do sagem de ácido - Calibrar so nda de pH

co nsumo de cal " Quantidade usada para

preparação reagentes

Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 003/08

(SA A -I-P SS-0013) Quantidade usada para

preparação reagentes

Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 004/08

(SA A -I-P SS-0013) co nsumo de

sulfato de alumínio

" Quantidade usada para

preparação reagentes

Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 006/08

(SA A -I-P SS-0013)

-- Decantado r "

CQO < 1600mg O2/l

A nalises externas "

fo sfato s < 5mg P /l Teste co lo rimétrico

Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 002/08

Seguir To mada de acçõ es Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c

nº 002/08 - A dicio nar cal e

sulfato no neutralizado r. Retirar

uma amo stra e flo cular. A nalisar

amo stra. Se valo r NOK repetir pro cesso até co rrigir. Fo rnecedo r externo

Teste fo tó metro Co ntro lo do

pro cesso ETA R Do c nº 005/08

Seguir To mada de acçõ es do Co ntro lo do pro cesso ETA R Do c nº 005/08 Machine, Device, Jig, Tools for Mfg. Process Name/ Operation Desription Part/ Process Number