PROPOSTA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM UMA INDÚSTRIA QUÍMICA

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – EEL/ USP

MAYARA NEVES POHLMANN

PROPOSTA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM UMA

INDÚSTRIA QUÍMICA

LORENA - SP 2019

MAYARA NEVES POHLMANN

PROPOSTA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ÁGUA EM UMA

INDÚSTRIA QUÍMICA

Monografia apresentada à Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo como requisito legal para a conclusão de graduação no curso de Engenharia Química.

Orientadora: Prof. Dra. Liana Alvares Rodrigues

LORENA - SP 2019

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE

Ficha catalográfica elaborada pelo Sistema Automatizado da Escola de Engenharia de Lorena,

com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

Pohlmann, Mayara Neves

Proposta para redução do consumo de água em uma indústria química / Mayara Neves Pohlmann;

orientadora Liana Alvares Rodrigues. - Lorena, 2019. 40 p.

Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Química - Escola de Engenharia de Lorena da

Universidade de São Paulo. 2019 1. Água . 2. Sustentabilidade. 3.

Incompatibilidade química. 4. Limpeza de reatores. I. Título. II. Rodrigues, Liana Alvares, orient.

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho ao meu avô Hugo, com muito amor, gratidão e saudade, por ter sido minha inspiração nos estudos da engenharia e do céu ter me ajudado a alcançar este objetivo.

AGRADECIMENTO

Agradeço ao meu bom Deus que me proporcionou a sabedoria e a força para conseguir alcançar essa conquista de me formar como engenheira química pela Universidade de São Paulo e à minha Nossa Senhora que intercedeu por mim para que eu pudesse chegar ao final dessa jornada na Escola de Engenharia de Lorena.

Agradeço aos meus pais, Hugo e Luzia, que tanto me apoiaram, deram carinho e me compreenderam nas mais diversas situações. Vocês, sem dúvida, foram fundamentais para essa minha conquista, pois ao longo desses anos pude entender o real significado do verbo amar através de tantas manifestações de afeto vindas de vocês.

Meu muito obrigada ao meu irmão Bruno por toda torcida, à minha vó Cida e minha tia/ madrinha Cássia pelas orações, ao meu vô/ padrinho Carlos que tanto vibrava ao me ajudar (pude concluir o Lean Enterprise Systems Program pela University of Tennessee graças ao seu apoio).

Toda gratidão do mundo a toda minha família, pois cada um dos meus tios e primos fizeram de mim a pessoa que sou hoje. Não poderia esquecer também cada um dos meus amigos que tornaram esses anos mais leves.

No meu último ano de Lorena ganhei um lindo presente chamado Nina que tanto me deu carinho e me ajudou a superar meu maior momento de dificuldade.

Agradeço de coração aos meus parceiros do meu último estágio, por terem não só me ajudado nesse projeto, mas terem me passado conhecimentos técnicos e me ensinado a ser uma pessoa melhor. Cléber foi e continua sendo como um pai pra mim. Thiago e Thomas foram grandes exemplos de engenheiros e de seres humanos. Cada um dos supervisores (Lofrinho, Jonas e Otero) que me ensinaram que liderança e humanidade caminham lado a lado.

Sou muito grata a cada docente e funcionário da Escola de Engenharia de Lorena, mas gostaria de destacar todo o apoio que a minha coordenadora de curso Elisângela me deu ao longo destes anos desde os ensinamentos em balanço de massa e energia até o exemplo de como exercer uma liderança com maestria nunca deixando de lado a prestatividade. Além dela, agradeço à minha orientadora Liana que não só me deu suporte para essa monografia, como foi de extrema importância nos momentos mais difíceis desta

graduação. Jamais me esquecerei do ser humano incrível que ela me mostrou ser por meio de sua inteligência e de sua sensibilidade.

Vô Hugo, que pena o senhor não estar hoje ao meu lado para vibrar com esta conquista, mas quero que daí do céu o senhor saiba o quão fundamental o senhor foi para que eu vencesse essa batalha da graduação, afinal desde a escolha do curso, passando pelas carteiras H03 do vestibular, a aprovação no vestibular que te dediquei, cada prova que rezava pedindo sua intercessão, meu discurso de homenagem aos que se foram na colação de grau e até este momento o senhor esteve presente. Obrigada por tudo meu melhor amigo. A sua menina bonita cumpriu a promessa e hoje está se formando em engenharia.

Enfim, gostaria de expressar toda minha gratidão a cada um de vocês que foram responsáveis por este momento em que posso dizer que sou Engenheira Química.

EPÍGRAFE

“Tente mover o mundo, o primeiro passo será mover a si mesmo.”

RESUMO

POHLMANN, M. N. Proposta para redução do consumo de água em uma indústria química. 2019. 42 p. Projeto de Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2019.

Sustentabilidade tem sido um tema bastante debatido na rotina das grandes empresas, a preocupação ambiental tem sido recorrente e com isso a busca pela economia de utilidades como água, energia e vapor tornou-se uma das prioridades dentro das companhias. Visando uma gestão sustentável da água em áreas propensas à escassez hídrica e tendo como base o conceito de melhoria contínua, uma indústria química multinacional passou a buscar formas de tornar seus processos mais sustentáveis implementando soluções em suas fábricas de diversas localidades. Com base neste contexto, uma de suas localidades colocou como meta a redução do consumo de água e, visando alcançar esse objetivo, uma de suas fábricas adotou como estratégia a implementação de uma matriz de limpeza dos reatores químicos de sua produção, onde de acordo com a incompatibilidade química dos produtos podem ser feitos diferentes tipos de lavagens nos reatores. O presente trabalho apresentou o estudo de caso dessa implementação em um dos sistemas produtivos da fábrica de químicos diversos, mostrando como foi possível fazer uma correta gestão dos recursos, gerando melhoria em 65% das limpezas de 2017, com uma redução significativa do consumo anual de água cuja economia foi de mais de 1.800.000 litros e, além disso, houve uma redução, nos custos produtivos, superior a R$155.000,00. Ou seja, o resultado foi de uma produção mais sustentável e produtiva.

ABSTRACT

POHLMANN, M. N. Proposal to reduce water consumption in a chemical industry. 2019. 42 p. Monography (Undergraduate Final Project in Chemical Engineering) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2019.

Sustainability has been a broadly debated topic in the routine of large companies, environmental concern has been recurring and the search for saving utilities such as water, energy and steam has become primordial at companies' priorities. Aiming at a sustainable water management in areas which are like to have water scarcity, and based on the concept of continuous improvement, a multinational chemical industry was looking for ways to make its process more sustainable, by implementing solutions in its factories in various locations.Thus, in one of its locations, an objective of reducing water consumption has been put in place, and in order to achieve this objective, it adopted a strategy of implementing a cleaning matrix for the chemical reactors of its production, on which according to the chemical incompatibility of the products, different types of washes can be carried in the reactors. The present work presents the case of this implementation in one of the productive systems of this chemical plant, showing how it was possible to make a correct management of the resources, generating an improvement of 65% in the cleanings of 2017, with a significant reduction in the annual water consumption, more than 1,800,000 liters and, in addition, there was a reduction in production costs of over R$ 155,000.00, which shows the result of a more sustainable and productive production.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Incompatibilidade de “Famílias” Químicas ... 24 Figura 2 – Condução do Estudo de Caso... 27 Figura 3 – Matriz de limpeza dos reatores ... 34

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Participação da indústria química no PIB total do Brasil em porcentagem 21 Gráfico 2 - Participação da indústria química no PIB industrial brasileiro em

porcentagem... 22 Gráfico 3 – Análises das limpezas do reator em 2016... 33 Gráfico 4 – Análise das Limpezas do reator em 2017 ... 36

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Uso principal da água nas indústrias... 21

Tabela 2 – Tempos de limpeza do reator antes do projeto ... 31

Tabela 3 – Limpezas aptas a melhorias ... 32

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 – Cenário sem melhoria em 2017 ... 36 Quadro 2 – Cenário após melhoria em 2017 ... 37

LISTA DE SIGLAS ABIQUIM Associação Brasileira da Indústria Química ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CCPA Canadian Chemical Producers Association CRQ Conselho Regional de Química

IPEA Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada ISO International Organization for Standardzation NBR Norma Brasileira

PIB Produto Interno Bruto

SUMÁRIO

2.1 Utilização de água em indústrias químicas ... 20

2.2 Setor químico industrial brasileiro ... 21

2.3 Sustentabilidade ... 22

2.3.1SUSTENTABILIDADE EMPRESARIAL ... 23

2.3.2ISO 14001 ... 23

2.4 Incompatibilidade química ... 23

2.5 Limpeza de reatores químicos ... 25

3. METODOLOGIA ... 26 3.1 Objeto de Pesquisa ... 26 3.2 Solução proposta ... 26 3.3 Método de Pesquisa ... 26 3.4 Roteiro da Pesquisa ... 27 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 29

4.1 Escolha do time responsável pelo projeto ... 29

4.2 Definição do problema ... 29

4.2.1TIPO DE LAVAGEM EXECUTADA ... 29

4.2.2TIPOS DE PRODUTOS ... 30

4.3 Planejamento das ações ... 30

4.4 Teste piloto ... 30

4.6 Análise de dados ... 32

4.6.1CÁLCULOS DE GASTOS NA LAVAGEM SIMPLES ... 33

4.7 Construção da matriz de limpeza dos reatores ... 34

4.8 Implementação das novas limpezas ... 35

5. CONCLUSÃO ... 39

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1. INTRODUÇÃO

1.1 Contextualização

A crescente disseminação da educação ambiental nas escolas acarretou no aumento da conscientização dos consumidores. Com isso, o mercado passou a ver práticas baseadas na responsabilidade socioambiental como inovadoras de competitividade e diferenciação. No cenário atual, onde as empresas buscam cada vez mais atividades que as tornem mais competitivas neste mercado internacional, a gestão ambiental ganhou destaque.

A crise econômico-financeira que o Brasil vem atravessando nos últimos anos faz com que as indústrias, que aqui estão, busquem sempre uma maior produtividade, ou seja, querem produzir mais, com alta qualidade e baixo custo, padronizando seus processos e eliminando desperdícios, para continuar atendendo às expectativas de seus clientes e manter seu lucro.

Tendo em vista que proteção ambiental e competitividade econômica tem se tornado entrelaçadas (De Souza, 2002), as indústrias passaram a investir mais nos Sistemas de Gestão Ambiental (SGAs) baseados em modelos internacionalmente conhecidos, como a norma ISO 14001 que define estes sistemas como “a parte do sistema de gestão global que inclui estrutura organizacional, atividades de planejamento, responsabilidades, práticas, procedimentos, processos e recursos para desenvolver, implementar, atingir, analisar criticamente e manter a política ambiental”(Iso, 1996)

A preocupação ambiental está presente nos processos produtivos do setor químico principalmente a partir da década de 80. Um dos fatores que ilustra essa preocupação é o programa Responsible Care que foi criado inicialmente no Canadá pela Canadian Chemical Producers Association (CCPA) e hoje está presente em mais de 40 países (Serpa, 2002). Este programa é um instrumento para o gerenciamento ambiental.

Baseado nisto, justifica-se a necessidade da realização de um estudo de caso para que se possa reduzir o consumo de recursos em um sistema produtivo de uma planta de produtos diversos pertencente a uma multinacional do setor químico. Para isto foram utilizados conceitos de gestão ambiental, compatibilidade química e sustentabilidade, visando uma maior produtividade aliada à preocupação ambiental.

18 1.2 Objetivos

1.2.1 OBJETIVO GERAL

Este trabalho teve como objetivo geral a geração de uma proposta para reduzir o consumo de água em um sistema produtivo de uma planta de produtos diversos de uma empresa multinacional do setor químico, a fim de atender à meta de redução de água das fábricas de determinada localidade e aumentar a produtividade da produção, uma vez que esta fábrica funciona apenas em batelada.

1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

i. Verificar o processo de produção fabril no sistema escolhido e identificar o problema através de visitas ao chão de fábrica;

ii. Analisar os dados recolhidos das observações do processo; iii. Identificar os tipos de lavagens executadas na produção; iv. Identificar quais produtos possuem compatibilidade química;

v. Mapear o fluxo de produção do sistema mostrando todos os possíveis lotes a serem produzidos e os lotes subsequentes;

vi. Propor melhorias ao processo de lavagem dos reatores visando reduzir seu tempo de execução e, com isso, aumentar a produtividade do sistema e diminuir o consumo de água e outros recursos gerando um processo mais sustentável e econômico.

1.3 Relevância do Assunto

Este trabalho apresentou um tema relevante tendo em vista que a grande maioria das indústrias tem a preocupação com o aumento da capacidade produtiva e da sustentabilidade de seus processos de forma que os custos envolvidos na produção não sejam impactados de forma negativa.

Vale ainda ressaltar que a indústria cujo estudo foi realizado neste trabalho faz parte do setor químico industrial, cuja importância é inegável em termos de geração de empregos e de economia. Com isto, este trabalho retratou um caso real de aplicação de

19 conceitos de compatibilidade química e sustentabilidade, visando redução do consumo de água aliada à melhoria de processos, dentro de uma grande indústria química.

20

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Nesta seção foi apresentado o embasamento teórico deste trabalho, mostrando a importância da utilização de água em indústrias químicas, retratando a questão de sustentabilidade nas empresas da atualidade, apresentando conceitos de compatibilidade química e uma visão geral do setor químico industrial do Brasil.

2.1 Utilização de água em indústrias químicas

A água é um dos recursos naturais de maior importância, uma vez que é fundamental para a manutenção da vida no planeta, dando possibilidade de evolução para as espécies e ao homem de existir e habitá-lo (BACCI e PATACA, 2008). Com o crescente número da população mundial, o setor químico industrial tem um importante papel na renda de um país por participar de diversas cadeias produtivas, estando presente em quase todos os bens de consumo, o que o torna estratégico do ponto de vista de geração de empregos e de contribuição às demais atividades econômicas e de consumo.

Na indústria química a água é utilizada em diversas funções como: insumo para produção, sistemas de resfriamento, sistemas de lavagem de produto e de lavagem de gases residuais, desobstrução de linhas entre outros. Essa utilização da água encontra-se não só na indústria química, mas na indústria como um todo e, segundo dados fornecidos pelo Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada - IPEA (2005), em seu texto para discussão “Demanda por Água e Custo de Controle da Poluição Hídrica nas Indústrias da Bacia do Rio Paraíba do Sul” o principal uso da água nas indústrias está relacionado ao processo de produção. A Tabela 1 mostra o uso principal da água proveniente da rede pública e captada diretamente dos corpos hídricos nas indústrias avaliadas.

21 Tabela 1 – Uso principal da água nas indústrias

Fonte: IPEA (2005) 2.2 Setor químico industrial brasileiro

A indústria química possui uma intensa movimentação no âmbito econômico dos países já que gera muitos empregos e tem uma considerável participação nos PIBs. No Brasil, segundo dados da Associação Brasileira da Indústria Química – ABIQUIM (2017), em seu relatório de “Desempenho da Indústria Química Brasileira”, a indústria química tem 2,4% de participação no PIB, como pode ser visto no Gráfico 1 que mostra a evolução da participação da indústria química no PIB total do Brasil.

Fonte: ABIQUIM (2017)

Gráfico 1 - Participação da indústria química no PIB total do Brasil em porcentagem

22 Neste mesmo relatório anual da ABIQUIM, ainda é possível observar que essa participação da indústria química é a terceira maior quando comparada ao PIB industrial, como pode ser visto no Gráfico 2.

Gráfico 2 - Participação da indústria química no PIB industrial brasileiro em porcentagem

Fonte: ABIQUIM (2017)

Além disso, quando o assunto é a posição no ranking mundial, a indústria química brasileira ocupava a oitava colocação em 2016, com um faturamento líquido de US$ 109 bilhões. Ou seja, com dados como estes fornecidos pela ABIQUIM pode-se notar a importância do setor químico industrial brasileiro, sendo assim, o estudo de melhorias para processos relacionados a esta indústria torna-se interessante.

2.3 Sustentabilidade

Sustentabilidade é entendida como condições sistêmicas que as atividades humanas não devem interferir nos ciclos naturais que são base para a autorregulação dos ecossistemas, mantendo, assim o capital natural da Terra (MANZINI e VEZZOLI, 2002). Além dessa definição, os autores Manzini e Vezzoli ainda afirmam que sustentabilidade

23 é onde todos têm acesso ao mesmo espaço ambiental, ou seja, recursos necessários à vida, consumo e produção, sem ultrapassar as fronteiras.

2.3.1 SUSTENTABILIDADE EMPRESARIAL

Savitz em sua obra diz que empresa sustentável é aquela que além de produzir lucratividade, também é positiva para as pessoas relacionadas à empresa uma vez que traz benefícios para suas vidas e auxilia o meio ambiente (SAVITZ, 2007) ou seja, quando se fala em sustentabilidade empresarial, há uma relação direta com a gestão socioambiental da empresa.

2.3.2 ISO 14001

A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT diz que o objetivo da norma NBR ISO 14001:2015 é fornecer uma estrutura para que as organizações possam além de proteger o meio ambiente, ter uma resposta às mudanças das condições ambientais em equilíbrio às questões socioeconômicas. Ademais, essa norma também torna específicos os requisitos que permitem as organizações conquistem as metas definidas para seu sistema de gestão ambiental (ABNT, 2015).

2.4 Incompatibilidade química

Produto químico é uma substância química que pode estar sozinha, em preparação ou em mistura, obtida da natureza ou fabricada. Diferentes produtos químicos podem ser incompatíveis, sendo assim, quando colocados juntos podem reagir criando uma situação de perigo devido a esta reação. A Figura 1 mostra a incompatibilidade de “famílias” químicas apresentada pelo Conselho Regional de Química IV Região (São Paulo) – CRQ (2012).

24

Fonte: CRQ IV (2012)

25 2.5 Limpeza de reatores químicos

Uma possível definição para limpeza é a remoção de contaminantes e resíduos, que podem, inclusive, ser os próprios produtos que são fabricados em certo equipamento (PORTO, 2015).

Para impedir a contaminação cruzada de diferentes lotes produtivos, é fundamental que sejam realizadas limpezas nos reatores. Um tipo de limpeza bastante utilizado nas indústrias é a limpeza manual que é aquela feita nos equipamentos produtivos por um operador devidamente orientado (PORTO, 2015). O controle dessa limpeza manual é feito por meio de exames visuais do reator, treinamento dos operadores e uma clara definição dos procedimentos de limpeza. Para que se garanta esse controle deve-se cumprir exatamente os procedimentos escritos (PERES, 2001).

A preocupação relacionada ao procedimento de limpeza dos reatores não se limita apenas à questão da contaminação dos lotes, mas também ao tempo que é consumido durante sua execução, por isso as empresas buscam gerar procedimentos para a limpeza de seus equipamentos, visando alcançar maiores níveis de qualidade, produtividade e economia de recursos (MONTEIRO, 2012).

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3. METODOLOGIA

3.1 Objeto de Pesquisa

Este trabalho teve como objeto de estudo um sistema produtivo de uma planta de produtos diversos de uma empresa multinacional do setor químico.

A fábrica em estudo possui seis sistemas de produção em funcionamento, geradores de 150 tipos de produtos diferentes. Neste estudo foi considerado apenas um dos sistemas – o sistema A, que é responsável pela fabricação de produtos usados em emulsões. Tais produtos são feitos sob demanda, conforme pedido do cliente e orientação da equipe de planejamento e controle da produção.

A problemática deste estudo consistiu na recente conscientização quanto à redução do consumo de água na fábrica. Com esta questão de sustentabilidade, tornou-se necessário um estudo para a redução do consumo de água e consequente aumento de produtividade do sistema visando investir financeiramente menos possível.

3.2 Solução proposta

Para solucionar o problema apresentado, espera-se obter uma redução no consumo de água do sistema A. Para isso, foram propostas as seguintes ações que foram analisadas de forma pormenorizada neste trabalho.

i. Estudo da compatibilidade química de todas as trocas possíveis de produto ii. Padronização dos tipos de limpeza dos reatores

iii. Construção de uma matriz de limpeza iv. Treinamento dos operadores

3.3 Método de Pesquisa

O objetivo do método de pesquisa é orientar o pesquisador para que ele consiga solucionar o problema de pesquisa que ele está trabalhando. Quando utiliza-se um método

27 de pesquisa bem organizado é gerada uma maior confiabilidade e rigor dos resultados encontrados.

Existem diversos métodos para a condução de uma pesquisa, dentre eles temos: experimento, modelagem e simulação, pesquisa-ação, estudo de caso, dentre outros.

Neste trabalho acadêmico o método de estudo de caso foi o aplicado, pois permite a análise e documentação de dados, de forma mais enriquecedora possível, dentro de um contexto contemporâneo.

3.4 Roteiro da Pesquisa

O roteiro dessa pesquisa teve como base a explicação dada por Yin, onde estudo de caso pode ser definido em suas partes, sendo a primeira como averiguação de um fenômeno atual e a segunda parte indica a coleta de dados e o projeto (YIN, 1994). E a definição de Miguel que diz se tratar de um estudo de natureza experimental, geralmente atual e pode ser realizado em seis etapas (MIGUEL, 2007). A Figura 2 representa essas seis etapas que Miguel apontou.

Figura 2 – Condução do Estudo de Caso

Fonte: Miguel (2007)

28 Definir o problema e embasar teoricamente: foram feitas visitas à produção para observar as lavagens do reator do sistema objeto desse estudo de caso relacionando à literatura.

Planejar as ações do estudo: foram propostas novas opções para lavagens dos reatores após a verificação da teoria.

Fazer o teste piloto: o teste com uma mudança de limpeza foi feito e foi realizada a análise do produto do lote posterior para verificar se houve contaminação do produto.

Coleta de dados: foi feita com a observação dos processos, análise das folhas de operação e dos softwares que estão relacionados ao processo.

Análise dos dados: foi feita com a elaboração de tabelas e ferramentas de qualidade.

Fazer relatório com conclusão e melhorias: baseado nas referências teóricas e nas análises dos dados coletados foram feitas uma conclusão e a proposta de melhoria.

29

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Nesta etapa deste trabalho foram apresentados os resultados e iniciativas realizados pela fábrica de acordo com a metodologia citada em 3.2 Solução proposta.

4.1 Escolha do time responsável pelo projeto

Para que se alcance bons resultados é necessário que sejam escolhidos diferentes profissionais que estejam envolvidos com o processo de lavagem dos reatores. Como neste estudo o objeto foi apenas um dos sistemas produtivos, tornou-se imprescindível a participação do operador responsável pelo sistema e de seu supervisor. Tendo em vista que eram três turnos, três operadores e três supervisores detalharam o processo de lavagem e informaram o tempo gasto com a lavagem na folha de produção.

Além dos operadores e supervisores, participaram deste estudo duas pessoas da engenharia, sendo elas o engenheiro de processos e a estagiária.

4.2 Definição do problema

Durante as primeiras visitas ao gemba a realidade encontrada foi de uma grande utilização de água para a lavagem do reator deste sistema uma vez que sua capacidade era de 20 m3, ou seja, 20.000 litros de água.

4.2.1 TIPO DE LAVAGEM EXECUTADA

Antes deste projeto executava-se apenas a lavagem nomeada como tradicional, onde o reator é preenchido com cerca de 19.500 litros de água, 50 litros de solução de soda cáustica 50%, então ele é aquecido por cerca de uma hora a 80o_{C, depois essa água}

é descartada e então esse procedimento é repetido sem a adição da solução de soda cáustica. Totalizando dessa forma um consumo de 39.000 litros de água. Com este aquecimento temos também um consumo médio de 1667 kg de vapor por lavagem, cujo quilo custa R$0,17. Vale ressaltar que para este estudo consideramos também o valor do maquinário de R$384,00 por hora de uso.

Para a fábrica em questão os custos com água foram desconsiderados para este estudo. Sendo assim foi considerada apenas a questão da redução do impacto ambiental com relação à água.

30 4.2.2 TIPOS DE PRODUTOS

O sistema de produção deste estudo possui reatores em batelada que produzem diferentes produtos, entretanto é possível notar a compatibilidade química entre alguns deles, uma vez que existem produtos como O e Q, por exemplo, que são mesmas soluções de metacrilamida apenas com concentrações diferentes. Esta mesma situação de produtos cuja diferença consiste apenas na concentração se aplica aos produtos F e G (sais de amônia) e aos produtos D e E (ésteres acrílicos), ou seja, por terem características químicas semelhantes, quando estão em lotes subsequentes não se faz necessária a lavagem apontada no item 4.2.1 como tradicional.

Outra situação onde a lavagem tradicional não se faz necessária é após as produções dos produtos N (outro tipo de solução de metacrilamida) e S (solução aquosa de um sal de ácido acético), pois são de fácil limpeza.

4.3 Planejamento das ações

Após conversas entre o time dessa melhoria, ficou decidido que o novo tipo de lavagem seria apenas com uma mangueira com bico de pressão e posterior drenagem da água. Ou seja, não seria necessário o aquecimento por uma hora a 80oC e o consumo de água seria bem menor uma vez que não precisaria encher o reator e nem utilizar o equipamento por um tempo tão longo.

4.4 Teste piloto

No final de uma partida do produto S cujo lote subsequente era o produto C, foi realizada a lavagem considerada simples que foi descrita no item 4.3. Após essa lavagem houve a produção do produto C que quando finalizado passou por testes de qualidade no laboratório da fábrica e no laboratório central do site e verificou-se que não houve contaminação deste lote subsequente à lavagem simples.

4.5 Coleta de dados

Para a realização de uma análise de viabilidade do projeto era preciso uma amostragem de dados para realizar uma comparação entre os gastos em um período sem a implementação da nova lavagem e esse mesmo período após a implementação. Para isso optou-se por buscar no software de acompanhamento da produção os dados referentes ao ano de 2016, além disso, as folhas de operação também foram checadas para

31 que as informações do sistema fossem validadas e aumentasse o nível de confiança da pesquisa.

Fonte: Autor

Nota-se que no ano de 2016 foram feitas neste sistema produtivo 77 limpezas deste reator. Para efeito de cálculos consideramos a média aritmética destes tempos de limpeza apresentados na Tabela 2, alcançando um tempo de limpeza completa de 8 horas e 45 minutos. Sendo assim, em 2016 foram gastos cerca de 3.003.000 litros de água, 128.359

PRODUTO C S O Q G C

TEMPO DE LIMPEZA 16/jan 9h30 17/fev 7h30 02/mar 8h15 05/abr 8h20 05/mai 7h50 01/jun 7h

Q M G G C G

18/jan 7h 20/fev 12h05 04/mar 7h 06/abr 8h40 16/mai 12h45 07/jun 10h10

N C B F Q S

26/jan 8h30 25/fev 10h10 07/mar 9h20 08/abr 7h 17/mai 9h 10/jun 6h45

S Q F B C B

26/fev 8h 10/mar 8h30 11/abr 9h10 18/mai 9h 14/jun 8h20

O B N B C

15/mar 8h10 12/abr 12h 20/mai 7h30 22/jun 17h30

C U S O

16/mar 7h50 19/abr 8h50 23/mai 7h15 23/jun 8h

S S C N

22/mar 8h 27/abr 8h15 27/jun 7h30

Q G C 24/mar 10h20 29/jun 8h20 N F 28/mar 11h O 30/mar 8h45 M 31/mar 10h Q PRODUTO F N F C C N

TEMPO DE LIMPEZA 06/jul 7h 01/ago 8h30 02/set 8h20 03/out 7h50 03/nov 8h 06/dez 7h45

B E G S N F

08/jul 8h15 02/ago 9h 13/set 10h 06/out 6h50 04/nov 8h20 14/dez 8h20

G Q C G C C

12/jul 14h55 05/ago 7h50 16/set 7h30 10/out 8h30 08/nov 7h50

U B B B F

21/jul 8h20 08/ago 7h30 21/set 8h10 18/out 8h45 10/nov 9h30

C F N O G

25/jul 9h30 09/ago 8h20 27/set 8h50 20/out 8h20 11/nov 10h10

S O C Q B

29/jul 7h50 11/ago 8h10 28/out 9h10 17/nov 7h30

N C C C 16/ago 9h 22/nov 8h15 G B 18/ago 7h15 25/nov 8h45 Q Q 23/ago 8h30 28/nov 9h30 C N 30/ago 8h15 F DEZEMBRO

JULHO AGOSTO SETEMBRO OUTUBRO NOVEMBRO

2016

JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL MAIO JUNHO

32 kg de vapor que representam um gasto de R$21.821,03 e 673 horas e 45 minutos de uso de equipamento que resultou em um gasto de R$258.720,00.

4.6 Análise de dados

Das lavagens feitas em 2016, de acordo com a compatibilidade química, foi feita uma análise de quantas poderiam ser feitas da forma simples como apontado no item 4.3 e chegou-se ao número de 56 lavagens, como pode ser visto destacado na Tabela 3.

Fonte: Autor

PRODUTO C S O Q G C

TEMPO DE LIMPEZA 16/jan 9h30 17/fev 7h30 02/mar 8h15 05/abr 8h20 05/mai 7h50 01/jun 7h

Q M G G C G

18/jan 7h 20/fev 12h05 04/mar 7h 06/abr 8h40 16/mai 12h45 07/jun 10h10

N C B F Q S

26/jan 8h30 25/fev 10h10 07/mar 9h20 08/abr 7h 17/mai 9h 10/jun 6h45

S Q F B C B

26/fev 8h 10/mar 8h30 11/abr 9h10 18/mai 9h 14/jun 8h20

O B N B C

15/mar 8h10 12/abr 12h 20/mai 7h30 22/jun 17h30

C U S O

16/mar 7h50 19/abr 8h50 23/mai 7h15 23/jun 8h

S S C N

22/mar 8h 27/abr 8h15 27/jun 7h30

Q G C 24/mar 10h20 29/jun 8h20 N F 28/mar 11h O 30/mar 8h45 M 31/mar 10h Q PRODUTO F N F C C N

TEMPO DE LIMPEZA 06/jul 7h 01/ago 8h30 02/set 8h20 03/out 7h50 03/nov 8h 06/dez 7h45

B E G S N F

08/jul 8h15 02/ago 9h 13/set 10h 06/out 6h50 04/nov 8h20 14/dez 8h20

G Q C G C C

12/jul 14h55 05/ago 7h50 16/set 7h30 10/out 8h30 08/nov 7h50

U B B B F

21/jul 8h20 08/ago 7h30 21/set 8h10 18/out 8h45 10/nov 9h30

C F N O G

25/jul 9h30 09/ago 8h20 27/set 8h50 20/out 8h20 11/nov 10h10

S O C Q B

29/jul 7h50 11/ago 8h10 28/out 9h10 17/nov 7h30

N C C C 16/ago 9h 22/nov 8h15 G B 18/ago 7h15 25/nov 8h45 Q Q 23/ago 8h30 28/nov 9h30 C N 30/ago 8h15 F 2016

JULHO AGOSTO SETEMBRO OUTUBRO NOVEMBRO DEZEMBRO

JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL MAIO JUNHO

33

Dessa forma, tivemos um cenário onde 73% dos casos estavam aptos para passarem por melhorias como pode ser observado no Gráfico 3.

Gráfico 3 – Análises das limpezas do reator em 2016

Fonte: Autor

4.6.1 CÁLCULOS DE GASTOS NA LAVAGEM SIMPLES

Para calcularmos o quanto de água é gasto numa lavagem simples, primeiro foi preciso calcular a vazão da mangueira, com bico de pressão, que é utilizada. Para isso um operador encheu uma bombona de 50 litros com o auxílio dessa mangueira e esta atividade foi monitorada, também utilizaram um cronômetro para mostrar o tempo gasto. O resultado obtido foi que levou-se 1 minuto e 25 segundos para encher essa bombona. Dessa forma obteve-se uma vazão de aproximadamente 0,6 L/s.

Considerando o teste piloto realizado no item 4.4, consideramos para a lavagem simples um tempo médio de 1 hora e 30 minutos (5400 segundos). Com estes valores pudemos afirmar que uma lavagem simples gasta em média 3.240 litros, ou seja, uma economia de 35.760 litros de água por lavagem.

Para melhor ilustrar podemos dizer que são 1788 galões de 20 litros que são economizados por lavagem. O que representa um grande ganho ambiental.

73%

27%

Limpeza simples Limpeza tradicional

34 4.7 Construção da matriz de limpeza dos reatores

Com as análises dos dados e com as análises de qualidade feitas no teste piloto foi possível constatar a viabilidade das mudanças nas lavagens. No entanto, ainda era preciso garantir a padronização das lavagens baseada nas análises feitas previamente, sendo assim, no início do ano de 2017 foi formulada uma matriz de limpeza que deveria ser fixada próximo ao reator e mostraria os diferentes produtos e com todas as possibilidades de lotes subsequentes e seus respectivos tipos de limpeza. Vale ressaltar que quando os lotes são do mesmo produto não é necessária a limpeza do reator, sendo apontado como tipo 0 na Figura 4. Além disso, a limpeza considerada como tradicional e a limpeza simples foram apontadas, respectivamente como tipos 1 e 2.

Fonte: Autor

35 4.8 Implementação das novas limpezas

Com a comprovação da viabilidade das lavagens simples para algumas sequências de lotes e com a construção da matriz de limpeza que foi colocada na área produtiva, as limpezas simples foram implementadas no ano de 2017. O resultado obtido foi de um total de 78 lavagens sendo 51 simples como pode ser visto em destaque na Tabela 4.

Tabela 5

Fonte:Autor

Dessa forma foi observado que em 65% dos casos houve melhoria do processo (Gráfico 4), ou seja, mesmo com uma porcentagem menor de casos do que comparado

Tabela 4 – Tempos de limpeza do reator após a implementação das melhorias

PRODUTO C B G S B B

TEMPO DE LIMPEZA 17/jan 8h 01/fev 1h50 03/mar 1h15 06/abr 1h10 04/mai 1h45 01/jun 2h

G N F Q E C

20/jan 1h40 02/fev 1h15 07/mar 1h40 07/abr 1h30 08/mai 8h45 08/jun 9h50

C Q B N M E

24/jan 8h30 04/fev 1h30 09/mar 8h 11/abr 1h40 10/mai 10h 15/jun 8h30

S O N O C B

27/jan 1h20 07/fev 1h45 10/mar 1h20 13/abr 1h15 12/mai 9h20 19/jun 1h50

B Q Q G S F

09/fev 1h10 13/mar 1h 18/abr 2h 16/mai 1h55 22/jun 2h

S S C O C

10/fev 1h20 14/mar 1h15 19/abr 10h 19/mai 1h20 27/jun 8h10

C L F Q S

15/fev 7h50 17/mar 8h45 25/abr 1h 20/mai 1h15 28/jun 1h

B C G N C

20/fev 2h 27/mar 9h 27/abr 50 min 25/mai 1h30

E B B B

23/fev 9h05 30/mar 1h45

G S

PRODUTO C S D C C C

TEMPO DE LIMPEZA 04/jul 8h45 01/ago 1h 02/set 9h15 02/out 8h30 03/nov 8h10 06/dez 9h05

E B S B B Q

13/jul 9h 03/ago 1h20 06/set 1h 05/out 2h20 09/nov 1h25 08/dez 1h20

C C C Q S O

21/jul 8h30 12/ago 12h20 08/set 8h40 07/out 1h20 10/nov 1h 13/dez 40min

G T B C C C

24/jul 1h20 24/ago 09h40 14/set 1h45 19/out 9h15 16/nov 11h00

B O C O O

25/jul 1h 26/ago 1h10 21/set 11h20 20/out 1h 17/nov 1h40

Q D O S B

28/jul 1h30 22/set 1h30 24/out 2h30 23/nov 1h25

S B C C

26/set 1h40 C

JULHO AGOSTO SETEMBRO

2017

JANEIRO FEVEREIRO MARÇO ABRIL MAIO JUNHO

DEZEMBRO OUTUBRO NOVEMBRO

36 com o ano de 2016, ainda assim o projeto foi considerado de sucesso, uma vez que foi comprovada a economia de recursos como será visto no item 4.9.

Gráfico 4 – Análise das Limpezas do reator em 2017

Fonte: Autor 4.9 Economia de recursos

Considerando o tempo médio das lavagens tradicionais de 8 horas e 45 minutos, caso as lavagens que foram feitas de forma simples tivessem sido feitas da maneira tradicional teríamos o seguinte cenário (Quadro 1):

Fonte: Autor

Entretanto, conforme apresentado no item 4.8, no ano de 2017 foram 51 lavagens que passaram pelo processo de melhoria. Considerando o tempo médio das lavagens

65%

35%

Limpeza simples Limpeza tradicional

TEMPO MÉDIO POR LAVAGEM (h) 8,75 3.042.000 130.026 22.104,42 262.080,00 284.184,42 CUSTO TOTAL (R$)

CUSTOS POR LAVAGEM (R$) CUSTO ANUAL (R$)

VAPOR 283,39 MAQUINÁRIO 3.360,00 VAPOR MAQUINÁRIO VAPOR (Kg) 39.000 1.667 ÁGUA (L) VAPOR (Kg) LAVAGENS 78 CONSUMO ANUAL CENÁRIO SEM MELHORIA 2017

CONSUMO POR LAVAGEM ÁGUA (L)

37 tradicionais de 8 horas e 45 minutos e o tempo médio das lavagens simples de 1 hora e 27 minutos, o cenário real encontrado está descrito no Quadro 2:

Fonte: Autor

Ou seja, com os resultados encontrados, nota-se uma redução de consumo anual de 1.802.646 litros de água, voltando ao comparativo feito no item 4.6.1, essa quantidade seria suficiente para o preenchimento de aproximadamente 90.132 galões de 20 litros de água. O que representa um ganho ambiental bastante expressivo. Já com relação aos benefícios econômicos pode-se afirmar que o saldo também foi positivo, uma vez que o ganho anual foi de cerca de R$157.500,00.

Este resultado obtido no ano de 2017, foi suficiente para comprovar a eficiência do trabalho realizado pelo time envolvido na melhoria dos procedimentos de lavagens dos reatores. E foi possível comprovar também o sucesso da aplicação da matriz de limpeza na área produtiva, uma vez que o operador realizou as lavagens simples conforme o esperado.

38 Vale ainda ressaltar que a cada lote foram realizadas análises de qualidade dos produtos e ao longo do ano de 2017 não houve alterações significativas nos produtos com essas alterações de lavagens.

39

5. CONCLUSÃO

A presente monografia mostrou a atuação de um time de melhoria dentro de uma etapa do processo de fabricação onde foi encontrada uma fonte de desperdícios muito elevados: a limpeza do reator que trabalha em batelada. O estudo de caso foi aplicado a um projeto dentro de um sistema produtivo de uma planta de produtos diversos de uma empresa multinacional do setor químico e tinha como desafio gerar uma proposta para reduzir o consumo de recursos, a fim de atender à meta de redução de água do site e aumentar a produtividade da produção. No começo do projeto em 2016 observou-se a alta porcentagem de lavagens dos reatores que poderiam ser adaptadas, ou seja, foi possível notar o alto índice de lavagens com tendência de melhoria.

Na fase de definição do problema, constatou-se que havia altos consumos de água e custo com as lavagens consideradas como tradicionais e que, como, em alguns casos, os produtos se enquadravam em casos de compatibilidade química entre si. A falta de um método que definisse os tipos de lavagens que deveriam ser feitas após a produção de cada lote era a causa raiz do problema.

Diante desse problema o time decidiu implementar uma matriz de limpeza que ficasse na área produtiva a fim de determinar qual tipo de lavagem seria feita no reator após os diferentes sequenciamentos de lotes.

Todo o processo foi feito de acordo com análises laboratoriais que permitiram concluir que o projeto não afetava a qualidade dos produtos e foram feitas visitas constantes à produção. Vale ainda ressaltar que os dados coletados foram todos de bases de dado da própria fábrica e checados com as informações constadas nas folhas de operação, tudo isso feito para se ter o máximo de veracidade de informações.

Após a conclusão do projeto estudou-se viabilizar a implementação da matriz para os outros sistemas da fábrica, uma vez que foi comprovada a economia de recursos com a redução no consumo de água e nos custos operacionais, ou seja, o projeto conseguiu aliar a sustentabilidade com a produtividade e consequente lucro, principais desafios enfrentados pelas grandes industrias na atualidade.

40

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