Projeto Integrador - UNISO
O componente curricular de Projeto Integrador em um curso de Engenharia Química, Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química é uma disciplina que visa a aplicação prática e integrada dos conhecimentos adquiridos ao longo dos cursos, funcionando também como uma atividade de extensão universitária. Nele, os alunos trabalham em equipe para desenvolver projetos que envolvem a resolução de problemas reais da indústria química, de bioprocessos e biotecnologia, além de questões relacionadas ao ensino de química, bem como da comunidade, combinando fundamentos teóricos com habilidades práticas. Este componente incentiva a interdisciplinaridade, permitindo que os estudantes utilizem conceitos de diferentes áreas da engenharia química, de bioprocessos e da licenciatura em química, como termodinâmica, cinética química, operações unitárias, biotecnologia, métodos de ensino e controle de processos. Ao envolver-se com a comunidade externa, os alunos têm a oportunidade de aplicar seus conhecimentos em situações concretas, promovendo a interação entre universidade e sociedade e contribuindo para o desenvolvimento social e econômico local. O Projeto Integrador também promove o desenvolvimento de competências essenciais para os futuros engenheiros e professores, como trabalho em equipe, comunicação eficaz, gestão de projetos, pensamento crítico e didática, preparando os alunos para desafios profissionais e contribuindo para a formação de profissionais completos e versáteis.
O componente curricular de Projeto Integrador em um curso de Engenharia Química, Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química é uma disciplina que visa a aplicação prática e integrada dos conhecimentos adquiridos ao longo dos cursos, funcionando também como uma atividade de extensão universitária. Nele, os alunos trabalham em equipe para desenvolver projetos que envolvem a resolução de problemas reais da indústria química, de bioprocessos e biotecnologia, além de questões relacionadas ao ensino de química, bem como da comunidade, combinando fundamentos teóricos com habilidades práticas. Este componente incentiva a interdisciplinaridade, permitindo que os estudantes utilizem conceitos de diferentes áreas da engenharia química, de bioprocessos e da licenciatura em química, como termodinâmica, cinética química, operações unitárias, biotecnologia, métodos de ensino e controle de processos. Ao envolver-se com a comunidade externa, os alunos têm a oportunidade de aplicar seus conhecimentos em situações concretas, promovendo a interação entre universidade e sociedade e contribuindo para o desenvolvimento social e econômico local. O Projeto Integrador também promove o desenvolvimento de competências essenciais para os futuros engenheiros e professores, como trabalho em equipe, comunicação eficaz, gestão de projetos, pensamento crítico e didática, preparando os alunos para desafios profissionais e contribuindo para a formação de profissionais completos e versáteis.
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Projeto Integrador
O componente curricular de Projeto Integrador em um curso de Engenharia Química,
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química é uma disciplina
que visa a aplicação prática e integrada dos conhecimentos adquiridos ao longo dos
cursos, funcionando também como uma atividade de extensão universitária. Nele, os
alunos trabalham em equipe para desenvolver projetos que envolvem a resolução de
problemas reais da indústria química, de bioprocessos e biotecnologia, além de questões
relacionadas ao ensino de química, bem como da comunidade, combinando fundamentos
teóricos com habilidades práticas. Este componente incentiva a interdisciplinaridade,
permitindo que os estudantes utilizem conceitos de diferentes áreas da engenharia
química, de bioprocessos e da licenciatura em química, como termodinâmica, cinética
química, operações unitárias, biotecnologia, métodos de ensino e controle de processos.
Ao envolver-se com a comunidade externa, os alunos têm a oportunidade de aplicar seus
conhecimentos em situações concretas, promovendo a interação entre universidade e
sociedade e contribuindo para o desenvolvimento social e econômico local. O Projeto
Integrador também promove o desenvolvimento de competências essenciais para os
futuros engenheiros e professores, como trabalho em equipe, comunicação eficaz, gestão
de projetos, pensamento crítico e didática, preparando os alunos para desafios
profissionais e contribuindo para a formação de profissionais completos e versáteis.
SUMÁRIO
CONTROLE DE PROCESSOS APLICADO A TORRE DE RESFRIAMENTO....................... 04
PROJETO INTEGRADOR – MONITORAMENTO DE ESTUFA.......................................... 12
ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DO ALUMÍNIO EM MEIO SALINO.................................... 23
DESENVOLVIMENTO DO CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSO PARA UMA RESINA
FENÓLICA EM PÓ APLICADA COMO MATRIZ POLIMÉRICA NA FABRICAÇÃO DE
MATERIAIS PARA FRICÇÃO...................................................................................... 34
PRODUÇÃO DE LIP OIL........................................................................................... 47
CONTROLE ESTATÍSTICO DE SENSORES DE TEMPERATURA PARA SOUS VIDE........... 61
1
CONTROLE DE PROCESSOS APLICADO
A TORRE DE RESFRIAMENTO
1º Carlos Vieira - carlos.felipexv@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
2º Diego Barros - diego-j-barros@hotmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
3º Fernanda Gomes - Fernandakgomes12@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
4º Gabriel Telles - gatelles98@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
5º José Bueno – joserafel2002@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
Área:
Nº - NOME (ex: 11 - TEMÁTICA: ECONOMIA CIRCULAR)
Resumo: ESTIMAR E A INFLUÊNCIA DO CONTROLE DE TEMPERATURA EM
PROCESSOS INDUSTRIAIS COM AS VARIAVEIS TEMPO E CLIMA, ATRAVÉS DO
RESFRIAMENTO COM LÍQUIDOS (EM ESPECIAL A ÁGUA).
Palavras-chaves: RESFRIAMENTO DE SISTEMAS INDUSTRIAIS; TORRE DE
RESFRIAMENTO.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
PROCESS CONTROL APPLIED TO THE COOLING
TOWER
Abstract: ESTIMATE AND INFLUENCE THE TEMPERATURE CONTROL IN
INDUSTRIAL PROCESSES WITH THE VARIABLES TIME AND CLIMATE, THROUGH
COOLING WITH LIQUIDS (IN PARTICULAR, WATER).
Keywords: COOLING OF INDUSTRIAL SISTEMS, COOLING TOWER.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
1. INTRODUÇÃO
O tema abordado tem como objetivo de contribuir com a literatura, uma vez que são
escassos os trabalhos que se dedicam a apresentar dados específicos sobre controle de processos
aplicado em torre de resfriamento. Dentro desse contexto, os objetivos deste trabalho consistem
em realizar uma revisão da literatura a fim de contribuir com a comunidade científica, trazendo
informações a respeito de métodos de resfriamento industriais, utilizando fluxo de água.
Com enfoque nos controles de processos e utilizando os conceitos da torre de
resfriamento como base, evidenciando as principais vantagens e desvantagens relacionadas ao
nosso protótipo. Com o estudo aprimorado acerca dos controles de processos tem-se a hipótese
de que o uso das torres de resfriamento, contribui com o desenvolvimento de produtos mais
sustentáveis e proporcionando a minimização dos impactos ambientais, que são causados pela
falta de reutilização dos fluentes utilizados nos processos de empresas, como por exemplo o
fluxo de água que usamos nos processos.
O sistema de resfriamento através de fluxo de líquido refrigerante é amplamente usado
em diversos setores industriais para remover o excesso de calor gerado em processos de
produção, está associada a fatores de redução de custos operacionais e fatores ecológicos. Esse
sistema funciona como dispositivo de troca térmica, transferindo o calor do líquido utilizado no
processo para o equipamento que deseja resfriar.
2. METODOLOGIA
2.1 Considerações gerais
Uma torre de resfriamento é um dispositivo que utiliza o princípio da evaporação para
remover o calor de um fluido, geralmente água, e resfriá-lo. Baseado nesse conceito, nosso
projeto visa o resfriamento líquido, sem a necessidade da evaporação do líquido, utilizando
líquido como meio de transferência de calor e o ar para dissipar o calor da água.
Os fundamentos científicos por trás do resfriamento através de torre de resfriamento
baseiam-se nos princípios da transferência de calor e da termodinâmica. A transferência de
calor por convecção é explicada pela Lei de Newton do resfriamento, enquanto a evaporação é
regida pelas leis da termodinâmica, em particular a mudança de fase de um fluido.
O sistema de resfriamento leva em consideração certos aspectos, como a taxa de
escoamento da água, a área superficial de contato entre a água e o ar, bem como a eficiência do
enchimento no interior do sistema. Para um controle preciso da vazão, foi instalado válvulas no
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
tubo de escoamento do fluido, o ventilador implantado no projeto tem como função a dissipação
de calor do líquido, para de aumentar a área de contato entre o ar e o líquido foi utilizado uma
serpentina de cobre e foi implementado uma bomba para alimentação do sistema.
2.3 Formatação de figuras e tabelas
Figura 1 – Modelo do Sistema de Resfriamento
Figura 2 – Painel de Controle do Sistema de Resfriamento
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
Gráfico 1 – Gráfico X
Gráfico 2 – Gráfico R
TEMPO
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
Gráfico 3 – Relação entre temperatura ambiente e tempo de resfriamento
TEMPO DE RESFRIAMENTO EM
REALAÇÃO A TEMPERATURA
AMBIENTE
12:50:24 AM
12:43:12 AM
12:36:00 AM
12:28:48 AM
12:21:36 AM
12:14:24 AM
12:07:12 AM
12:00:00 AM
30 ° C 27 ° C 21 ° C 17 ° C 15,5 ° C
TEMPERATURA AMBIENTE
Gráfico 4 – Gráfico de padrões e tendências
GRÁFICO DE PADRÕES E TENDÊNCIAS
53
48
y = -368011x 3 + 31118x 2 - 1154.2x + 52.3
R² = 0.9942
43
38
33
12:00:00 AM 12:07:12 AM 12:14:24 AM 12:21:36 AM 12:28:48 AM 12:36:00 AM 12:43:12 AM
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para analisar a eficiência do sistema de resfriamento, foi adotado um limite de
temperatura, temperatura máxima 53 ° C e temperatura mínima 35 ° C.
Podemos analisar que, tanto no gráfico 1 quanto o gráfico 2 os pontos permaneceram
dentro do limite de controle e não mostram um padrão não aleatório, como tendência ou
ciclicidade, sendo assim, o processo está sob controle em termos de média e variabilidade.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
Após a coleta de dados em dias distintos, foi observado que a temperatura ambiente
influenciou diretamente no tempo de resfriamento, pois a água tende a estar em temperatura
ambiente, conforme ilustrado no gráfico 3.
Por fim após plotar os resultados no gráfico de dispersão, e utilizando a linha de
tendência polinomial de ordem 3, conforme gráfico 4, foi possível encontrar a equação (y = -
368011x 3 + 31118x 2 - 1154,2x + 52,3) e considerando o R 2 = 0,9942, calculando √0,9942 =
0,997, podemos considerar que a correlação entre x e y está dentro do nível de confiança, sendo
assim possível encontrar a temperatura em relação ao tempo.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante dos resultados, observa-se o quanto ter um controle de temperatura em um processo de
produção é importância, atuando diretamente nos resultados e na economia. A água possui
grande influência da temperatura ambiente, impactando diretamente na eficiência do
resfriamento, mas mesmo com tal influência o software tem total controle de quando iniciar e
parar o funcionamento do processo estabilizando as temperaturas. Portanto, o projeto
apresentado mostra que os resultados foram satisfatório e comprovam a eficácia do resfriamento
através de um líquido podendo ser aplicado em escalas maiores para indústrias.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
REFERÊNCIAS
KAYS, W. M., & LONDON, A. L. (2005). COMPACT HEAT EXCHANGERS. CRC
PRESS.
KREITH, F., & PETERSON, C. M. (1997). PRINCIPLES OF HEAT TRANSFER.
CENGAGE LEARNING.
ASHRAE HANDBOOK, CHAPTER 41 - COOLING TOWER (2019). ASHRAE.
WANG, J., YE, T., & PAN, N. (2015). EVAPORATIVE COOLING TOWER MODELING,
DESIGN, AND SIMULATION: A STATE-OF-ART REVIEW. ENERGY, 88, 970-985.
BARBIERI, J.C. Gestão ambiental empresarial. São Paulo: Saraiva, 2004.
PROJETO INTEGRADOR –
MONITORAMENTO DE ESTUFA
Giovana Barros Leão – giovanabarrosleao@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
João Vitor da Silva – j.vitinho546@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
Luiz Gustavo Leme Biscaíno - lgguuh12@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
Área:
Engenharia Química - Temática: Controle de Processo
Resumo: A grande preocupação com as mudanças climáticas e suas consequências têm sido
umas das questões mais abordadas nos últimos anos. Dentre essas consequências, se discute
os efeitos negativos causados no desenvolvimento vegetal e qual seria a melhor forma de
sanar esse problema. Uma das alternativas seria a construção de estufas para proteger os
cultivos das intempéries causadas pelo clima, onde há o monitoramento e controle dos
parâmetros adequados para garantir a qualidade e microclima ideais aos vegetais, além de
manter o controle sobre pragas e doenças. Dessa forma, este trabalho apresenta o
monitoramento de temperatura e umidade numa miniestufa de suculentas, utilizando cartas
de controle para avaliar a eficácia da estufa e determinar o fluxo de calor por convecção.
Palavras-chaves: Mudanças climáticas, estufa, monitoramento, controle, temperatura,
umidade, cartas de controle.
Abstract: The great concern about climate change and its consequences has been one of
the most addressed issues in recent years. Among these consequences, the negative effects
caused on plant development and what would be the best way to solve this problem are
discussed. One of the alternatives would be the construction of greenhouses to protect crops
from the weather caused by the weather, where there is monitoring and control of the
appropriate parameters to ensure the ideal quality and microclimate of the vegetables, in
addition to maintaining control over pests and diseases. Thus, this work presents the
monitoring of temperature and humidity in a succulent minigreenhouse, using control charts
to evaluate the effectiveness of the greenhouse and determine the heat flux by convection.
Keywords: Climate Change, Greenhouse, Monitoring, Control, Temperature, Humidity,
Control Charts.
1. INTRODUÇÃO
As mudanças climáticas são uma das questões mais discutidas no planeta. Dentre todos
os efeitos negativos abordados estão os impactos na produtividade agrícola, uma vez que essa
atividade é totalmente depende do clima e, quando este sofre alterações, pode acarretar má
desenvolvimento vegetal, bem como o surgimento de pragas e doenças. Isso acaba sendo
refletido, de forma prejudicial, em aspectos econômicos e sociais (SANTOS; ANDRADE;
CUNHA, 2022; SIRIO, 2022).
Os agricultores, como alternativa para proteger seu cultivo, utilizam estufas para a
produção dos seus vegetais uma vez que parâmetros como temperatura, umidade, luminosidade,
pH e nutrientes do solo, podem ser controlados e monitorados. Como benefício, eleva a
qualidade do plantio e seu crescimento natural, bem como há redução de pragas e doenças
(SIRIO, 2022; DING DING, 2024).
Além disso, o controle e monitoramento é de extrema importância para garantir a
qualidade e observar, com o senso crítico, as possíveis falhas e melhorias dentro do processo
(NORMEY-RICO; MORATO; 2022). Por isso, como citado por Sirio em sua monografia, as
interferências causadas por agentes externos em estufas controladas e monitoradas são
praticamente nulas, o que contribui para um ambiente interno livre de pragas e doenças. Ele
também menciona que o microclima é rigorosamente adaptado às condições ideais para o
desenvolvimento de plantio ser mais eficiente (SIRIO, 2022).
Com isso, o presente estudo visa o monitoramento dos parâmetros de temperatura e
umidade de uma miniestufa de suculentas, a fim de avaliar a eficiência e como agentes externos,
como o clima, podem influenciar nesse processo.
2. METODOLOGIA
2.1 Montagem da estufa
Para o esqueleto do projeto, foram utilizadas estruturas retangulares feitas de MDF,
contendo abertura central. As aberturas laterais foram revestidas com folha de acetato
transparente; enquanto as partes superiores foram adicionadas placas de vidro e a parte
inferior foi depositada uma placa de MDF como apoio para os vasos de suculentas.
A miniestufa é baseada no modelo capela descrita pela literatura de Ding Ding (DING
DING, 2024), com ângulo do teto entre 20° e 30° para melhor captação da luz, e revestida
com materiais transparentes para aumentar a área de absorção da radiação solar e
transferência de calor. As dimensões totais da estufa são: 30,1cm de comprimento, 19,7cm
de largura e 32,4cm de altura. Sabendo dessas informações, foi possível calcular a área total,
resultando em 54,29 cm 2 .
FIGURA 1 – Miniestufa.
Fonte: Autoria própria.
2.2 Fluxo de Calor
Segundo o artigo Princípios Fundamentais da Transferência de Calor, escrito por
Marcelo Rosário da Barrosa, a convecção térmica é dada pelo transporte de energia entre
uma superfície sólida e um líquido/gás. A ação ocorre conjuntamente com o fenômeno de
condução térmica (BARROSA, 2004). Para a transmissão de calor por convecção que ocorre
no interior da estufa, utilizou-se a Equação 1 a fim de calcular o fluxo de calor transferido.
q = hAΔT Eq. (1)
Onde:
q = fluxo de calor transferido por convecção térmica (W/m 2 );
h = coeficiente de transmissão de calor por convecção (W/m 2 K);
A = área da transmissão de calor (m 2 );
ΔT = diferença entre a temperatura da superfície e a temperatura do fluído (K).
2.3 Coleta de dados
Para realizar a coleta de dados de temperatura e umidade, foi utilizado um
termohigrômetro da marca INSTRUTHERM (modelo HT-600) com o sensor externo do
mesmo submerso em glicerina, com o propósito de trazer estabilidade durante a leitura das
medidas. Foram coletadas as temperaturas interna da miniestufa e externa do ambiente,
divididos em seis horários: da 13h00 até às 18h00, com intervalos de 1 hora entre cada
leitura.
FIGURA 2 – Termohigrômetro e glicerina
Fonte: Autoria própria.
Após coletar as informações, os dados serão tratados a fim de gerar um gráfico para a
média das amostras, nos quais serão analisados os resultados e avaliar a eficiência da estufa
e quais as possíveis melhorias a serem aplicadas para melhorar o desempenho da mesma.
2.4 Capabilidade de Processo
Para avaliar se o processo de aquecimento da estufa é, de fato, capaz e atende as
especificações projetadas; será necessário calcular os índices de capacidade Cp e Cpk no
qual irá informar se o processo é adequado ou não (OLIVEIRA, et al; 2011). Para isso, serão
utilizadas as seguintes fórmulas:
Cp =
LSE − LIE
6σ
Eq. (2)
Onde:
LSE − μ
Cpk = MÍN ( ;
3σ
μ − LIE
) Eq. (3)
3σ
Cp = capacidade potencial do processo;
Cpk = distância da média do processo em relação aos limites de especificação;
LSE = limite superior de especificação;
LIE = limite inferior de especificação;
σ = desvio padrão do processo;
Temperatura (°C)
μ = média do processo.
Os resultados obtidos serão utilizados determinar o valor de PPM (partes por milhão),
onde serão dispostos em uma tabela e comparados com os valores dos intervalos de
referência para análise do índice Cp.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Fluxo de Calor
Para calcular o fluxo de calor foram utilizados os seguintes dados: a área total da
estufa dada em m 2 , sendo necessária a conversão de 54,29cm 2 para 0,5429m 2 ; a média da
temperatura externa (29,34°C) e interna (26,71°C) da estufa, ambas aplicadas ao fator de
conversão de °C (celsius) para K (kelvin) e o coeficiente de transmissão de calor do ar
atmosférico, uma vez que se trata de uma convecção natural, o valor atribuído está sobre
uma faixa de 5 a 30 W/m 2 K (NETO, 2010). Porém, como não há um valor exato, foi
considerado o valor médio de 15 W/m 2 K.
q = 15 ⋅ 0,5429 ⋅ ((273 + 29,64) − (273 + 26,71))
q = 21,4174
O fluxo de calor transmitido por convecção térmica dentro da estufa é de 21,4174
W/m 2 .
3.2 Monitoramento da Temperatura e Umidade
Ao final do monitoramento, foi realizado um tratamento sobre os dados coletados a
fim de reproduzir as cartas de controle do processo.
GRÁFICO 1. Média de temperaturas utilizando os limites calculados.
Média de Temperaturas (Carta X)
35.00
33.00
31.00
29.00
27.00
25.00
23.00
21.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Amostras
Média (INT) Média (EXT) LSC LM LIC
Umidade Relativa (%)
GRÁFICO 2. Média de umidades utilizando os limites calculados.
Média de Umidades (Carta X)
80.00
75.00
70.00
65.00
60.00
55.00
50.00
45.00
40.00
35.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Amostras
Média (INT) Média (EXT) LSC LM LIC
Pode-se observar no gráfico 1 e 2 que tanto a média interna quanto a média externa se
encontram, em sua maioria, fora dos limites estimados sobre o processo. Uma das possíveis
causas dessa variabilidade pode ser atribuída ao clima, uma vez que a miniestufa depende do
diretamente do clima externo. No entanto, deve-se ressaltar que o limite superior de controle
(LSC) e o limite inferior de controle (LIC) calculados não são um padrão adequado para o
monitoramento uma vez que, ao se tratar de plantas que são encontradas e cultivadas em
climas áridos/semiáridos (GIUFFRE, 2019), a literatura indica que a faixa de temperatura e
umidade ideal para o desenvolvimento das suculentas seria entre 22°C à 35°C (SOUZA, B.
B. de; et al; 2008) e de 40% a 70% (SANTOS; et al, 2010). Portanto, para controle deste
processo, será considerado a versão indicada pela literatura conforme demonstrado no gráfico
3 e 4 a seguir.
Umidade Relativa (%)
Temperatura (°C)
GRÁFICO 3. Média de temperaturas utilizando os limites determinados pela literatura.
Média de Temperaturas (Carta X)
35.00
33.00
31.00
29.00
27.00
25.00
23.00
21.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Amostras
Média (INT) Média (EXT) LSC LM LIC
GRÁFICO 4. Média de umidades utilizando os limites determinados pela literatura.
Média de Umidades (Carta X)
80.00
75.00
70.00
65.00
60.00
55.00
50.00
45.00
40.00
35.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Amostras
Média (INT) Média (EXT) LSC LM LIC
Diante dos novos limites estabelecidos é notável, ao analisar o gráfico 3 e 4, como
houve uma drástica redução nos pontos fora dos limites. No gráfico 4, no entanto, muitos
pontos se encontram muito próximos do limite de controle, indicando a não padronização do
processo. Também é válido salientar que há uma tendência de crescimento na temperatura
interna à medida que a temperatura externa aumenta, podendo ser observado no
comportamento das linhas do gráfico 3.
3.3 Capabilidade de processo
Realizado os cálculos necessários para determinar os valores de Cp e Cpk, a tabela 1
a seguir permite a comparação entre os valores obtidos, expressos na tabela 2.
TABELA 1 – Intervalos de referência para análise do índice Cp.
Cp Itens não conformes (PPM) Interpretação
Cp < 1 Acima de 2700 Processo incapaz
1 ≤ Cp ≤ 1,33 64 a 2700
Processo relativamente capaz:
capabilidade moderada.
1,33 ≤ Cp ≤ 1,67 Acima de 0,6 até 64
Processo potencialmente capaz:
capabilidade boa.
1,67 ≤ Cp ≤ 2,00 Acima de 0,002 até 0,6 Processo capaz: capabilidade
muito boa.
Cp ≥ 2,00 Igual ou abaixo de 0,002 Processo e capabilidade
excelente.
Fonte: Adaptado de Largo (2014).
TABELA 2 - Índice de capacidade Cp e Cpk determinados para temperatura e umidade.
Parâmetros Cp Cpk PPM
Temperatura 3,444915 2,496238 3,48*10^(-8)
Umidade 1,407778 1,32894 37,5825
Fonte: autoria própria.
Ao comparar os resultados, observa-se que os índices calculados satisfazem as
condições especificadas para o processo. Baseando-se na dissertação de Largo para a
interpretação dos valores, o parâmetro “temperatura” apresenta uma variabilidade menor ou
igual do que 50%, podendo ser definido como um processo de capabilidade excelente
(LARGO, 2014). Isso pode ser observado no gráfico 3, onde as médias começam a estabilizarse
próxima ao valor do LM.
O parâmetro “umidade” pode ser definido como um processo potencialmente capaz:
a variação do processo é acima de 60% e pode chegar ao limite máximo de 75% (LARGO,
2014). Observando o gráfico 4, é possível visualizar essa variabilidade no processo devido ao
comportamento das médias.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante de todos os resultados apresentados, conclui-se que a estufa mostrou um
desempenho satisfatório, mantendo as suculentas com as condições de temperatura e umidade
ideais para seu desenvolvimento, mesmo dependendo diretamente do clima externo. No
entanto, por possuir essa dependência, não há um controle específico que padronize esse
processo.
Ao realizar a capabilidade do processo, observa-se que o parâmetro “umidade”
apresentou uma faixa de variabilidade alta, mesmo sendo um processo potencialmente capaz.
Isso é um indicativo para a realização de novos controles que reduzam essa variância, sendo
uma melhoria de processo.
Portanto, se faz necessário o estudo do controle desses parâmetros para verificar se há
melhorias no processo e averiguar outros fatores que podem interferir direta ou indiretamente
no desempenho da estufa. Este trabalho ficará disponível para pesquisas futuras.
REFERÊNCIAS
BARROSA, M. R. Princípios Fundamentais da Transferência de Calor. Monografia
(Graduação) - Dept. Engenharia Naval e Oceânica, 2 de agosto de 2004.
DING DING. Design strategies of passive solar greenhouses. Ain Shams Engineering
Journal, vol. 15, 2024.
GIUFFRE, P. M. W. Taxonomia de Crassula L. (Crassulaceae) no Brasil: uma abordagem
integrativa. Monografia (Graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis,
2019.
LARGO, J. J. J. Análise de capabilidade de processos multivariados usando o método dos
componentes principais ponderados. Monografia (Pós-Graduação) - Universidade Federal de
Itajubá, novembro de 2014.
NETO, C. B. Transferência de Calor. Instituto Federal de Santa Catarina – Campus São José,
vol. 1, parte 3, 2010.
NORMEY-RICO, J.E.; MORATO, M.M. Introdução ao controle de processos. Editora
Edgard Blucher Ltda, p. 33-37, 2021.
OLIVEIRA, J. B.; et al. Análise da capacidade de um processo: um estudo de caso baseado
nos indicadores Cp e Cpk. Enegep, Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011.
SANTOS, D. N.; et al. Estudo de alguns cenários climáticos para o Nordeste do Brasil.
Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental v.14, n.5, p.492–500, 2010.
SANTOS, E.A.; ANDRADE, A.A.X.; CUNHA, D.A. Mudanças climáticas e
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Florianópolis. v. 37, n. 81, p. 229-251, 2022.
SIRIO, D.H.S. Sistema de monitoramento e controle de estufas para cultivo de temperos.
Monografia (Graduação) - Universidade Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 2022.
SOUZA, B. B. de et al. Temperatura superficial e índice de tolerância ao calor de caprinos
de diferentes grupos raciais no semi-árido nordestino. Ciênc. agrotec., Lavras, v. 32, n. 1,
p. 275-280, jan./fev., 2008.
ANÁLISE DA DEGRADAÇÃO DO ALUMÍNIO EM
MEIO SALINO
EMANUELLY REGINA DA SILVA – 00109507@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
LAYSA ARAÚJO SANTANA – 00111526@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
HILLARY CÂNDIDO DOS SANTOS – 00108224@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
WILLIAN DA SILVA ALVES – 00110821@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
VITOR EDUARDO AMARAL DE SOUZA – 00110735@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
LETÍCIA FONSECA SILVERIO DA SILVA – 00112602@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
MARIA EDUARDA LOPES – 00110156@aluno.uniso.br
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
Área: Engenharia química
Resumo: O presente projeto integrador que possuiu como tema principal o
controle de processos, objetivando-se a partir da degradação do alumínio em meio
salino, simulando peças de alumínio e peças deste elemento junto ao aço carbono diante
do mar, para que houvesse dados, sendo possível a produção de cartas Controle
Estatístico de Processos. O teste foi feito durante sete dias corridos, monitorando o
peso dos corpos de provas utilizados. O ocorrido foi a passivação do alumínio, onde o
mesmo cria uma camada protetora resistente a corrosão, o que se torna curioso, visto
que seu potencial de corrosão não previa que isto aconteceria. No caso do aço carbono
foi visto que seria necessária uma camada de proteção, como a eletrodeposição ou
pinturas. Ao realizar o controle, foi visto uma dispersão controlada dos resultados
mesmo a média obtendo um desvio significativo.
Palavras-chaves: Alumínio; Controle Estatístico de Processos; Aço Carbono;
CEP; Degradação.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
ANALYSIS OF ALUMINUM DAGRADATION IN
SALINE ENVIRONMENT
Abstract: The present integrative project, with the main theme being process
control, aims to obtain data through the degradation of aluminum in a saline
environment, simulating aluminum parts and aluminum parts with carbon steel in a
seaside environment, enabling the production of Statistical Process Control charts. The
test was conducted over seven consecutive days, monitoring the weight of the test
specimens used. The result was the passivation of aluminum, where it forms a
protective layer resistant to corrosion, which is curious considering that its corrosion
potential did not predict this would occur. In the case of carbon steel, it was observed
that a protective layer, such as electrodeposition or painting, would be necessary. When
performing the control, a controlled dispersion of results was observed, even though the
mean showed a significant deviation.
Keywords: Aluminum; Statistical Process Control; Carbon Steel; SPC; Degradation.
.
2
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
1. INTRODUÇÃO
Metais de sacrifício são materiais metálicos usados em sistemas de proteção
catódica para prevenir a corrosão de metais mais importantes ou estruturalmente
críticos, como o aço carbono. Esses metais, também conhecidos como ânodos de
sacrifício, são escolhidos com base em seu potencial eletroquímico, que deve ser mais
negativo do que o do metal que se deseja proteger. O alumínio é amplamente utilizado
como metal de sacrifício para o aço carbono devido ao seu baixo potencial de redução,
aproximadamente -1,66 V, em comparação com o aço carbono, cujo potencial de
redução é de cerca de -0,44 V.
A degradação do alumínio em meio salino é predominantemente um processo
eletroquímico, onde o metal atua como um ânodo em uma célula de corrosão. Quando o
alumínio é exposto a uma solução salina, como água do mar ou água salgada, íons
cloreto presentes na solução tendem a acelerar o processo corrosivo. No ambiente
marítimo, a degradação do alumínio ocorre de maneira controlada, sacrificando-se e
corroendo-se para proteger o aço carbono, que, de outra forma, sofreria uma rápida
deterioração devido à sua menor resistência à corrosão em tais condições. Dessa forma,
a utilização do alumínio como ânodo de sacrifício constitui uma estratégia eficaz para
prolongar a vida útil de estruturas e equipamentos de aço carbono expostos ao ambiente
marinho.
Na mitigação da corrosão do alumínio em meio salino, o controle estatístico de
processos (CEP) desempenha um papel crucial na identificação de padrões de corrosão,
na análise de dados de monitoramento e na implementação de ações corretivas para
evitar falhas prematuras. Utilizando técnicas estatísticas como gráficos de controle,
análise de tendências e análise de variabilidade, o CEP permite aos engenheiros e
fabricantes detectar mudanças significativas no processo de corrosão do alumínio. Esses
métodos facilitam a tomada de decisões informadas para ajustar parâmetros do
processo, garantindo a eficiência e a durabilidade dos ânodos de alumínio em ambientes
agressivos. Assim sendo, uma forma de fazer tal controle é pela Carta X, a qual verifica
a variação da média das amostras, podendo indicar alguma mudança durante o processo
a ser investigada. Além disso, a carta R monitora o quão consistente são os resultados
das amostras em estudo, cujas variações dos dados ao longo do tempo são representados
3
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
graficamente. Dessa forma _ em ambos os gráficos há duas linhas que são o limite
superior, o qual é uma linha que fica a cima da linha da média, e o inferior que fica
abaixo _ dimensionando a área aceitável para as amostras estarem estatisticamente
controladas.
2. MATERIAIS E METODOLOGIA
experimento:
Primordialmente, foram utilizados os seguintes materiais para a realização do
• Cupom de prova para teste de corrosão (2 de alumínio e 1 de aço carbono);
• Estufa da marca Qualxtron;
• Balança calibrada da marca Ohaus ® ;
• Vidro Relógio;
• Elástico de Dinheiro;
• Béquer de 500ml;
• Agitador Magnético;
• Bastão Agitador;
• Chapa Aquecedora da marca quimis ® ;
• 1 litro de Água Desmineralizada;
• 35g de Sal de cozinha.
2.1. PREPARAÇÃO DOS CUPONS
Deu-se início ao experimento idealizado com a preparação do cupom, onde foi
retirado o papel de proteção do cupom e higienizando o mesmo com água corrente e
sabão neutro, seguido de fervura na chapa aquecedora para a retirada do óleo de
proteção contido no cupom.
Após o último processo descrito de limpeza, lavou-se com água desmineralizada
e secou-se com papel absorvente, encaminhando-se para a estufa por 2 horas à 100°C.
Sucessivamente ao processo, retirou-se os cupons da estufa e mantido em conservação
no dessecador até o momento da pesagem inicial, como visto nas imagens abaixo.
4
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
Figura 1 - Peso inicial Alumínio
Figura 2 - Peso Inicial Aço Carbono
Figura 3 - Peso Inicial Alumínio 2
Obtendo os primeiros dados, sendo o peso inicial do alumínio 1 igual a 2,1487g,
do aço carbono 6,4500g, e do alumínio 2 apresentando 2,2401g.
2.2 PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO SALINA
Mutualmente ao último processo da preparação do cupom, desenvolveu-se duas
soluções salinas (NaCl) 3,5%, em béquer de 500mL disposto em um agitador magnético
para reservar posteriormente os cupons em constante movimento, sendo uma solução
com o alumínio sozinho (Alumínio 2), e a outra com o Aço Carbono e alumínio
(Alumínio 1).
5
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
Na realização destes processos, os cupons foram retirados e secos em estufa a
100°C por 1 hora, depois pesados 2 vezes ao dia, durante 7 dias. Ao final do teste
obteve-se os seguintes pesos finais: aço carbono: 6,2353; aluminío 1: 2,1196; aluminío
2: 2,2371; como é possível observar nas imagens abaixo:
Figura 4 - Peso Final Aço Carbono Figura 5 - Peso Final Aluminío 1
.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1. SOBRE O EXPERIMENTO
Simulamos a degradação do alumínio como metal de sacrifício do aço carbono
em meio salino, análogo ao ambiente marinho. Observamos que, devido à disposição
dos cupons de prova, o aço carbono acabou corroendo mais do que o esperado, em
função do seu potencial de redução de aproximadamente -0,44 V, enquanto o alumínio,
com um potencial de redução de cerca de -1,66 V, não se sacrificou conforme o
esperado. Isso ocorreu porque a película de óxido de alumínio (Al₂O₃) que se forma na
superfície do alumínio desacelera a corrosão, funcionando como uma barreira protetora.
Quando o alumínio está em contato com o aço carbono em meio salino, ele se
degrada mais rapidamente devido ao fenômeno da corrosão galvânica. A diferença de
potencial de redução entre os dois metais cria uma célula galvânica, onde o alumínio
atua como ânodo e o aço carbono como cátodo. No ânodo, o alumínio se oxida:
Al → Al 3+ + e -
No cátodo, o aço carbono participa de reações de redução, geralmente
envolvendo oxigênio dissolvido:
6
O2 + H2O 4e - → 4OH -
PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
Os elétrons liberados pelo alumínio fluem para o aço carbono, acelerando a
oxidação do alumínio. O meio salino, com seus íons dissolvidos como cloretos, facilita
ainda mais esse processo, aumentando a taxa de corrosão galvânica. Isso explica a
diferença da perca de massa entre os alumínios, onde o alumínio que estava sozinho
apresentou uma perca de 0,0047g e o que estava junto do aço carbono teve uma perca
de 0,0247g. Já o aço carbono apresentou uma perda expressiva de 0,2411g devido ao
erro de disposição que ocasionou a célula galvânica.
Diante dessa observação, seria mais eficaz se o aço carbono estivesse envolto
pelo alumínio. Nessa configuração, o alumínio se degradaria, atuando adequadamente
como metal de sacrifício, e o aço carbono se manteria protegido da corrosão. A
disposição correta e a remoção da camada de óxido de alumínio são essenciais para
garantir que o alumínio possa cumprir sua função de ânodo de sacrifício, assegurando a
longevidade e a integridade estrutural do aço carbono em ambientes salinos.
3.2. CONTROLE ESTATÍSTICO DE PROCESSOS
Primeiramente, na análise da carta X das amostras dos três materiais estudados,
observa-se que tanto as primeiras quanto as últimas amostras ficaram fora dos limites,
superior e inferior, apresentando desvios significativos no experimento. Carrasco (2009)
afirma que o calor e poluentes atmosféricos como dióxido de enxofre e dióxido de
carbono podem acelerar o processo de corrosão. Portanto, a temperatura ambiente nos
dias que foram realizadas as pesagens pode ser um dos fatores que influenciaram no
processo de corrosão das amostras.
Por outro lado, a carta R revelou que os resultados obtidos do experimento são
consistentes, ou seja, a média dos pesos das amostras está variando, no entanto, a
dispersão dos resultados em torno da média continuam consistentes e previsíveis, não
havendo grandes variações e estando dentro dos limites aceitáveis. Assim sendo,
embora alguns fatores tenham interferido na corrosão dos materiais em estudo, os seus
respectivos pesos obtiveram desvios não significativos, alterando a média, mas de forma
controlada.
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PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
Figura 6: Carta X do Alumínio 1
Figura 7: Carta R do Alumínio 1
Figura 8: Carta X do Aço Carbono
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PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
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Figura 9: Carta R do Aço Carbono
Figura 10: Carta X do Alumínio 2
Figura 11: Carta R do Alumínio 2
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PROJETO INTEGRADOR
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4. CONCLUSÃO
A conclusão que se é possível tirar desse experimento usando como base os
resultados obtidos após os períodos de teste de degradação do alumínio em meio salino,
é que este projeto integrador revelou informações valiosas sobre o comportamento
desses materiais em condições marítimas simuladas. A passivação do alumínio, que
resultou na formação de uma camada protetora resistente à corrosão, foi realmente algo
surpreendente observado. E embora o potencial de corrosão inicial não previsse esse
fenômeno, a observação prática demonstrou sua que foi possível a ocorrência do
fenômeno. Enquanto isso por outro lado, o aço carbono apresentou maior
suscetibilidade à corrosão.
Além disso, os resultados indicaram que seria necessário aplicar uma camada de
proteção adicional, como eletrodeposição ou até mesmo pintura, para evitar danos
significativos em ambientes marítimos. A produção de cartas de Controle de Processos
Estatísticos a partir dos dados coletados durante os sete dias de teste permite uma
análise mais detalhada, e com isso a implementação de estratégias de controle para
otimizar a durabilidade e desempenho desses materiais em aplicações reais.
Quanto ao controle realizado no referente estudo, além de variações de
temperatura dentro do ambiente laboratorial, há outros fatores como erros sistemáticos
tanto nos equipamentos quanto no manuseio dos mesmos podem influenciar nos
resultados específicos da pesquisa, interferindo também na elaboração dos gráficos. No
entanto, tal pesquisa fortaleceu o aprendizado quanto a elaboração de cartas de controle
e na leitura de desses dados dentro de um processo.
Destarte, este estudo se tornou algo que pode ser explorado mais à frente, pois
foi mostrado a nós por meio dos testes que é possível contribuir com o avanço do
conhecimento na área de engenharia de materiais, auxiliando futuras pesquisas e até
mesmo práticas industriais relacionadas ao estudo da eletrodeposição.
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PROJETO INTEGRADOR
Engenharia Química
Sorocaba, 2024
REFERÊNCIAS
PRABHU, Shivananda. Galvanization and its Efficacy in Corrosion Prevention.
Corrosionpedia, 2017. Disponível em:
https://www.corrosionpedia.com/2017/04/04/galvanization-and-its-efficacy-incorrosion-prevention.
Acesso em: 03 jun. 2024.
LEPKOVÁ, Kateřina; DWIVEDI, Deepak; BECKER, Thomas. Carbon steel
corrosion: a review of key surface properties and characterization methods. 8. ed.
Bentley: RSC Advances, 2017.
DUARTE RIBEIRO, José Luís; SHWENGBER TEN CATEN, Carla. Controle
Estatístico do Processo. Porto Alegre: FEENG – Fundação Empresa Escola de
Engenharia da UFRGS, 2012. 172 p. ISBN 85-88085-10-0.
Carrasco GLA. Preservação de artefatos ornamentais de ferro integrados à
arquitetura - estudo de caso: cemitério do imigrante, Joinville, SC [dissertação].
Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina; 2009. 133 p.
RODRIGUES, Leonardo. Entenda como utilizar o Controle Estatístico de Processo
(CEP)! Voitto, 2019. Disponível em: https://voitto.com.br/blog/artigo/controleestatistico-de-processo.
Acesso em: 05 jun. 2024.
CAILIAO XUEBAO, Hangkong . Influence of Saline Environment on Fatigue Property
of PreCorroded Aluminum Alloy. Journal of Aeronautical Materials, 2012.
Disponível em:
https://www.researchgate.net/publication/262963162_Influence_of_Saline_Environmen
t_on_Fatigue_Property_of_PreCorroded_Aluminum_Alloy. Acesso em: 05 jun. 2024.
11
DESENVOLVIMENTO DO CONTROLE ESTATÍSTICO
DE PROCESSO PARA UMA RESINA FENÓLICA EM
PÓ APLICADA COMO MATRIZ POLIMÉRICA NA
FABRICAÇÃO DE MATERIAIS PARA FRICÇÃO.
LETÍCIA RIBEIRO DE SÁ – leticia13.ribeiro@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
VICTORYA BARRETO CARRAPEIRO- victorya.carrapeiro@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA – UNISO
Resumo: O artigo aborda a importância do conhecimento das propriedades da resina fenólica
em pó, aplicada como matriz polimérica na produção de materiais de fricção, utilizados na
regulação do atrito em máquinas e dispositivos. O objetivo do estudo é elaborar o controle
estatístico do processo (CEP) para a produção da resina fenólica em pó, analisando as
principais características de controle como: granulometria, índice de fluidez, teor de
hexamina e tempo de cura, visando identificar desvios de processo e garantir a uniformidade
do produto final. Para o desenvolvimento deste controle estatístico de processo, optou-se
pela pesquisa exploratória, através de uma abordagem quantitativa, utilizando análises
estatísticas para monitorar o processo produtivo da resina fenólica e avaliar a consistência e
a eficiência do processo. Os resultados da pesquisa revelam oscilações no processo
produtivo, especialmente em relação a granulometria e ao teor de hexamina. A análise
estatística mostra que, apesar de os resultados estarem dentro das especificações de
engenharia, há espaço para melhorias na redução da variabilidade do processo. O controle
estatístico é fundamental para garantir a qualidade e a uniformidade da resina fenólica
produzida. A análise estatística realizada permitiu identificar as áreas de melhoria no
processo produtivo, contribuindo para a eficiência e a confiabilidade do produto final.
Palavras-chaves: materiais de fricção, resina fenólica, controle estatístico de processo, CP,
CPK, controle de qualidade.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
DEVELOPMENT OF STATISTICAL PROCESS
CONTROL FOR A POWDERED PHENOLIC RESIN
APPLIED AS A POLYMER MATRIX IN THE
MANUFACTURING OF FRICTION MATERIALS.
Abstract: The article addresses the importance of knowing the properties of phenolic resin
powder, applied as a polymeric matrix in the production of friction materials, used to
regulate friction in machines and devices. The objective of the study is to develop statistical
process control (CEP) for the production of phenolic resin powder, analyzing the main
control characteristics such as: granulometry, fluidity index, hexamine content and curing
time, aiming to identify process deviations and guarantee the uniformity of the final product.
For the development of this statistical process control, exploratory research was chosen,
through a quantitative approach, using statistical analyzes to monitor the phenolic resin
production process and evaluate the consistency and efficiency of the process. The research
results reveal fluctuations in the production process, especially in relation to particle size
and hexamine content. Statistical analysis shows that, although the results are within
engineering specifications, there is room for improvement in reducing process variability.
Statistical control is essential to guarantee the quality and uniformity of the phenolic resin
produced. The analyzes carried out allow us to identify areas for improvement in the
production process, contributing to the efficiency and reliability of the final product.
Keywords: friction materials, phenolic resin, statistical process control, CP, CPK, quality
control.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
1. INTRODUÇÃO
Os materiais de fricção são compósitos projetados para resistir ou facilitar o movimento
relativo entre duas superfícies de contato. São amplamente utilizados em dispositivos e
máquinas para controlar o atrito. Pertencem a classe dos compósitos de matriz polimérica
(PMC), composta por duas fases: a fase matriz e a fase dispersa (reforço) (ARTMANN, 2008).
A fase matriz é contínua, e caracteriza-se por ser um polímero termorrígido, responsável por
dar liga ao material. A fase dispersa é composta por fibras e partículas, fornecendo ao compósito
as propriedades mecânicas necessárias (CALLISTER, 2002). As características dos compósitos
estão diretamente relacionadas com as propriedades das fases constituintes e as características
do processo produtivo.
Para a produção dos materiais de fricção é imprescindível o conhecimento das
propriedades da matriz polimérica. Comumente, a resina fenólica novolaca é utilizada como
matriz e suas características provenientes das ligações cruzadas com a Hexametilenotetramina
(HMTA) são fatores cruciais que influenciam no processo produtivo e nas propriedades finais
dos materiais de fricção (ARTMANN, 2008).
As resinas fenólicas novolacas são produzidas através da reação química entre o
formaldeído com excesso molar de fenol e um catalisador ácido. O polímero obtido depende
diretamente da razão molar entre os dois componentes, o tipo de catalisador empregado na
reação e a temperatura de síntese (BORGES, FERREIRA, 2004). O ácido oxálico é aplicado
como catalisador na grande maioria das formulações de resinas fenólicas novolacas, sendo
utilizado para acelerar a formação das ligações cruzadas entre as moléculas de fenol e
formaldeído, contribuindo para a eficiência do processo de fabricação e para as propriedades
finais do produto (PILATO, AIBA, 2002).
Para a produção da resina novolaca, as matérias primas são adicionadas em um reator
adequado para a reação. As temperaturas devem ser controladas através de camisas de
esfriamento ou serpentinas de aquecimento. Após a adição de todas as matérias primas, em 30
a 60 minutos a reação está sob controle. Em seguida, é necessário manter a reação sob refluxo
até que todo formaldeído seja consumido. A água formada pela reação química de condensação
entre o fenol e formaldeído, deve ser removida para obter-se a resina novolaca. Portanto,
inicialmente, inicia-se a destilação em condições atmosféricas seguida da destilação a vácuo
para acelerar o processo, aumentar a eficiência e diminuir a quantidade de fenol livre no produto
final, (PILATO, AIBA, 2002). Este processo de destilação persiste até que os parâmetros de
controle de processos sejam atendidos. Subsequentemente, a resina novolaca líquida, em altas
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
temperaturas (175ºC), é descarregada do reator e direcionada para resfriamento.
Após o resfriamento, o material encontra-se no estado sólido e quebradiço. As resinas
fenólicas são polímeros termorrígidos e necessitam de reações de cura para fornecer as
características esperadas ao produto final. A cura ocorre em altas temperaturas, com a adição
de um agente de cura, o Hexametilenotetramina (HMTA), que proporciona aumento das
ligações cruzadas na cadeia polimérica (ARTMANN, 2008). As propriedades físico-químicas
da resina fenólica estão associadas à reticulação polimérica, que ocorre durante a reação
exotérmica entre polímero e o agente de cura. A adição do HMTA ocorre em temperaturas
controladas, durante o processo de moagem da resina novolaca (ROSSO, 2001).
Na resina fenólica em pó, além das reações de cura e as quantidades de
Hexametilenotetramina (HMTA), existem outras características físico-químicas que estão
diretamente relacionadas com o desempenho do produto final: granulometria e o índice de
fluidez. A granulometria é realizada para a determinação do tamanho das partículas da resina
em pó, visto que a reatividade será maior em partículas menores, devido a uma maior área
superficial atingida com um mesmo volume de resina (ABNT, 1992). A fluidez é equivalente
a determinação da viscosidade em fase líquida a 125ºC, permitindo a compreensão das
propriedades de fusão e impregnação após a cura da resina fenólica (ABNT, 1992).
Para a produção de materiais de fricção com qualidade, é imprescindível o
conhecimento das características da matriz polimérica (resina fenólica), além do controle e
monitoramento das suas características físico-químicas durante o processo produtivo. Para isso,
este trabalho científico tem como objetivo o desenvolvimento do controle estatístico de
processo para uma resina fenólica em pó, produzida por uma empresa localizada na região
metropolitana de Sorocaba, comercializada para diversos clientes fabricantes de material de
fricção por todo país.
PROJETO INTEGRADOR
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Sorocaba, 2024
2. METODOLOGIA
A resina fenólica em estudo, possui quatro características físico-químicas que estão
diretamente relacionadas com o desempenho do produto final: granulometria, índice de fluidez
(Flow), Cura e Teor de Hexamina. Considerando que estas características serão analisadas
isoladamente, para o desenvolvimento deste controle estatístico de processo, optou-se pela
pesquisa exploratória.
A granulometria é realizada para a determinação do tamanho das partículas da resina
em pó. Para a realização desta análise, utiliza-se um peneirador a vácuo, balança semi-analítica,
conjunto de peneiras granulométricas (peneira com a tampa de proteção) de acordo com a
especificação técnica do produto, que neste caso é a malha 200. O conjunto de peneiras foi
previamente pesado e teve seu peso anotado (tara do conjunto da peneira, TP), em seguida,
realizamos a pesagem de 10 g ± 0,0050 de resina fenólica em pó sob a malha (peso da amostra,
PA) e inserimos o conjunto com a resina, no peneirador a vácuo adequado para a realização da
análise. O tempo de ensaio no equipamento é de 5 minutos, com vácuo entre 200 a 300 mmH2O,
ideal 280 mmH2O. Após a finalização do tempo, o conjunto foi pesado novamente (conjunto
da peneira + amostra retida, PF) e o resultado final foi obtido pela diferença de peso, através da
equação 1 (ABNT,1992):
% Malha 200= (PF-TP)
PA ×100
Equação 1: Granulometria #200.
A fluidez (Flow) é equivalente a determinação da viscosidade em fase líquida a 125ºC,
permitindo a compreensão das propriedades de fusão e impregnação após a cura da resina
fenólica. Para a análise do Flow, utiliza-se uma balança analítica, estufa de laboratório com
temperatura de 125ºC ± 0,5°C e circulação de ar, com suporte interno para a placa de teste e
basculante que permita manter a placa nas posições: horizontal e inclinada 63º, temporizador,
paquímetro, pastilhador e placa de vidro temperado com dimensões de aproximadamente: 69
mm x 125 mm e 2,5 mm de espessura. Para esta análise, realizamos o procedimento em
duplicata. Pesamos 0,5000 g ± 0,0050 de resina fenólica em pó, e transferimos para o
pastilhador, em seguida comprimimos a amostra manualmente até o limitador do pastilhador e
após desenformar a pastilha, a posicionamos sob a placa de vidro. A placa de vidro foi inserida
na estuda a 125ºC na posição horizontal e mantida por 3 minutos. Após este tempo inicial,
através do basculante na lateral da estufa, posicionamos o suporte interno da placa de teste a
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Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
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63ºC, e em seguida mantivemos a amostra por 20 minutos nesta inclinação. Após a finalização
do tempo, a resina em formato de pastilha, foi fundida e curada, e com um paquímetro
realizamos a medição do escoamento sob a placa de vidro. A média entre as duas pastilhas é
considerada como o resultado final (ABNT,1992).
As resinas fenólicas são polímeros termorrígidos e necessitam de reações de cura para
fornecer as características esperadas ao produto final. A cura ocorre em altas temperaturas, com
a adição de um agente de cura, o Hexametilenotetramina (HMTA) (ARTMANN, 2008). O
conhecimento da quantidade de agente de cura adicionado durante o processo de moagem da
resina fenólica novolaca é imprescindível para entendimento das características do produto
final. Para a determinação da quantidade de HMTA nos lotes em estudo, utilizamos a
metodologia de análise via titulação com ácido perclórico 0,1 N em ácido acético glacial. Para
a análise utiliza-se um erlenmeyer de 250 ml, balança analítica, bureta de 50 ml, proveta
graduada de vidro de 100 ml, Ácido perclórico 0,1 N dissolvido em ácido acético glacial com
fator de correção (FC), Toluol P.A, Acetona P.A e solução indicadora de Verde de Bromocresol
com Vermelho de Metila. No erlenmeyer previamente tarado, pesamos 1,5000g ± 0,0050 g de
resina fenólica em pó (peso da amostra, PA), e com a proveta de vidro, adicionamos 30 ml de
Acetona P.A e 30 ml de Toluol P.A e em seguida 5 gotas da solução indicadora. Após
dissolução completa da resina fenólica em pó, realizamos a titulação com ácido perclórico 0,1
N em ácido acético glacial, até coloração rosa, e anotamos o volume gasto (volume gasto, VG).
Após a titulação, a concentração de Hexametilenotetramina (HMTA) foi obtida através da
equação 2 (ABNT,1992):
VG × N × FC x 14,019
% HMTA=
PA
Equação 2: Concentração de Hexametilotetramina.
Para a análise do tempo de cura da resina fenólica em pó, utiliza-se uma balança
analítica, chapa de cura a 154ºC com aquecimento elétrico com controlador eletrônico de
temperatura e com demarcação central de aproximadamente 58 mm x 39 mm, espátula de aço
inox (comprimento da espátula com cabo, aprox. 213,9mm x 14,6mm) e cronômetro digital.
Para esta análise, realizamos o procedimento em triplicata. Pesamos 0,6000 g ± 0,0050 de resina
fenólica em pó, pré-aquecemos a espátula de aço inox por 15 segundos em cada lado, e em
seguida colocamos a amostra pesada anteriormente sobre a área central demarcada na chapa de
cura a 154ºC. No instante em que adicionamos a resina fenólica em pó sob a chapa, acionamos
o cronômetro digital e com o auxílio da espátula de aço inox espalhamos a amostra
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Sorocaba, 2024
uniformemente na área demarcada por 10 segundos. Em seguida iniciamos, movimentos
verticais na altura aproximada de 10 mm, notando a formação de fios durante a elevação da
espátula. Após isso, retornamos para a posição inicial com movimentos horizontais espalhando
a camada. Repetimos os movimentos alternados, horizontais e verticais, até o ponto de cura
final. O ponto de cura final é obtido quando não mais houver a formação de fios na elevação da
espátula, neste instante travamos o cronômetro e fizemos a leitura do tempo de cura. A média
entre os três resultados obtidos é considerada como o resultado final (ABNT,1992).
Neste estudo de caso, realizou a coleta dos dados no período de Novembro de 2023 a
Fevereiro de 2024. Inicialmente os lotes foram agrupados pela data de produção e em seguida
levando em consideração que a carga fechada do produto em estudo, é composto por 12 lotes,
selecionou-se aleatoriamente no Excel, através da fórmula ALEATÓRIOENTRE, 6 lotes por
dia, para serem analisados. No total foram feitas 17 coletas, com 102 resultados para serem
inseridos nas cartas de controle.
Os resultados dos subgrupos das 17 coletas selecionadas foram inseridos em uma
planilha no Excel, onde realizamos o cálculo da média dos resultados (X), amplitude (R), e
desvio padrão (S).
Para o monitoramento dos resultados coletados, e detecção de possíveis variações no
processo produtivo, optamos pela elaboração de cartas de controle X-S (Média - Desvio
Padrão). A carta X monitora a média do processo ao longo do tempo, para isso, ela calcula a
média das amostras (subgrupos) tiradas em intervalos regulares, cada ponto na carta representa
a média de um subgrupo. A carta S monitora a variabilidade do processo ao longo do tempo.
Ela calcula o desvio padrão das amostras (subgrupos) tiradas em intervalos regulares. Cada
ponto na carta S representa o desvio padrão de um subgrupo (MIGUEL, 2006).
As cartas X e S têm limites de controle superior e inferior. Esses limites são calculados
estatisticamente e são baseados na média e no desvio padrão das amostras coletadas. Quando
um ponto na carta está fora desses limites, isso pode indicar uma causa especial, ou seja, uma
mudança não aleatória no processo que precisa ser investigada (MIGUEL, 2006).
Através dos dados coletados, foi possível determinar estatisticamente os limites de
controle: LIC (limite inferior de controle), LSC (limite superior de controle) e LM (linha
média), de ambas as cartas de controle (X e S). Além disto, afim de analisar a eficiência do
processo e a garantia da qualidade da resina fenólica, foram realizados os cálculos de CP
(Capacidade Potencial do Processo), CPK (Índice de Capacidade do Processo) e VA (valor
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alvo), que refere-se ao valor equivalente ao meio da especificação da engenharia.
Todos os cálculos e interpretações, foram realizados com base na literatura,
desenvolvida Walter A. Shewhart em 1925, que foi aprimorada a um manual de referência
(controle estatístico de processo - CEP), no ano de 1992, por um grupo de trabalho das
principais montadoras de automóveis do mundo: DaimlerChrysler Corporation, Delphi
Corporation, Ford Motor Company, Robert Bosch Corporation e General Motors Corporation
(IQA, 2005). Com base na literatura para CP e CPK <1, o processo é considerado incapaz. Para
CP e CPK entre 1 e 1,32, o processo é considerado aceitável e para CP e CPK > 1,33, o processo
é considerado capaz.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para o monitoramento dos resultados coletados, e detecção de possíveis variações no processo
produtivo, elaboramos através de orientações encontradas na literatura, os cálculos estatísticos
para a elaboração das cartas de controle X-S (Média - Desvio Padrão) e os cálculos de CP e
CPK. O CP representa a relação entre a variabilidade do processo e a faixa de tolerância
especificada. Ele indica a capacidade potencial do processo de produzir produtos dentro das
especificações, independentemente do posicionamento do processo em relação ao valor alvo
(VA). (IQA, 2005).
Por outro lado, o CPK leva em consideração tanto a variabilidade quanto o posicionamento do
processo em relação ao VA. Portanto, o CPK fornece uma medida mais abrangente da
capacidade do processo, considerando não apenas a dispersão dos dados, mas também a
centralização em torno do VA (IQA, 2005).
Para a análise de Flow a 125ºC, obtivemos as cartas de controle da figura 1 e 2:
Figura 1: Carta X (média) – Flow a 125ºC.
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Figura 2: Carta S (desvio padrão) – Flow a 125ºC.
Conforme podemos observar nas cartas de controle, a carta X indica grandes oscilações nos
resultados de análise. Apesar de os resultados encontrados estarem dentro a especificação de
engenharia, 38 a 50 mm, e estarem dentro dos limites de controle da carta, os resultados
encontrados estão distantes do VA. Na análise de Flow a 125°C, embora o CP encontrado esteja
aceitável (1,141), o CPK (0,984) indica que o processo está abaixo do desejado em termos de
capacidade efetiva. Na carta de controle X é possível observar que a maioria dos pontos estão
distantes do LM, e apresentam um padrão de desvio, 2 a 3 pontos para cima do LM e 2 a 3
pontos abaixo do LM, indicando que o processo está fora de controle. Isso sugere que há espaço
para melhorias na redução da variabilidade do processo e no realinhamento para centralizá-lo
em torno do VA e LM.
Para a análise de Cura a 154ºC, obtivemos as cartas de controle da figura 3 e 4:
Figura 3: Carta X (média) – Cura a 154ºC.
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Figura 4: Carta S (desvio padrão) – Cura a 154ºC.
Conforme podemos observar nas cartas de controle, a carta X (média) indica grandes oscilações
nos resultados de análise, no entanto os valores encontrados estão próximos ao VA. Entretanto,
apesar de os resultados encontrados estarem dentro a especificação de engenharia, 30 – 55
segundos, observar-se na carta X, uma extrapolação do LSC no ponto 13. Para a carta S,
podemos notar que existem três pontos (11, 12 e o 13) que apresentam o maior desvio, em torno
de 5,5 a 6,1 pontos, ao limite médio de processo. Com essas informações, é notável que o
processo está fora de controle, evidenciando o risco da ocorrência de problemas futuros. Estes
fatos podem ser associados a uma causa especial, como uma característica do turno em que a
coleta da amostra foi realizada, ou a uma divergência na metodologia de análise, uma vez que
o teste é realizado manualmente e depende da análise crítica do analista para a determinação do
ponto de cura (quando não houver a formação de fios). Apesar das variações evidenciadas
acima, para a análise de Cura a 154°C, tanto o CP (1,592) quanto o CPK (1,151) indicam uma
capacidade aceitável do processo. Isso sugere que o processo está produzindo produtos dentro
das especificações e com uma boa centralização em relação ao VA.
Para a análise do Teor de Hexamina, obtivemos as cartas de controle da figura 5 e 6:
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Figura 5: Carta X (Média) – Teor de Hexamina.
Figura 6: Cartas S (Desvio Padrão) – Teor de Hexamina.
Conforme podemos observar nas cartas de controle, a carta S indica que o desvio padrão das
amostras é baixo e está próximo ao LM, indicando uma baixa variabilidade nos resultados
encontrados. Entretanto, apesar de os resultados encontrados estarem dentro a especificação de
engenharia, 8,5 a 9,5%, a carta X, indica que os resultados encontrados estão em grande
maioria, distantes do VA. Na análise do Teor de Hexamina, o CP (0,649) e o CPK (0,649)
encontrado indica que o processo está incapaz, e que precisa de melhorias significativas para
atender às especificações com segurança.
Para a análise Granulometria #200, obtivemos as cartas de controle da figura 7 e 8:
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Figura 7: Carta X (Média) – Granulometria #200.
Figura 8: Carta S (Desvio Padrão) – Granulometria #200.
Conforme podemos observar nas cartas de controle, a carta X indica grandes oscilações nos
resultados de análise. Apesar de os resultados encontrados estarem dentro a especificação de
engenharia, máximo 3,0%, e estarem dentro dos limites de controle da carta, os resultados
encontrados estão distantes do VA e LM. Além disto, a carta S, indica valores elevados para o
desvio padrão entre os resultados de análise. Na análise de granulometria, o CP (0,714) e o CPK
(0,515) encontrado indica que o processo está incapaz, abaixo do desejado em termos de
capacidade efetiva, evidenciando a necessidade de melhorias significativas para atender às
especificações com segurança.
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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Através de orientações encontradas na literatura, foram realizados os cálculos estatísticos para
a elaboração das cartas de controle X-S (Média - Desvio Padrão) e os cálculos de CP e CPK.
Os resultados da pesquisa revelam oscilações no processo produtivo, em todas as propriedades
de controle de qualidade da resina fenólica em pó, principalmente em relação a característica
de granulometria e teor de hexamina. A análise estatística mostra que, apesar de os resultados
das características químicas e físicas, estarem dentro das especificações de engenharia, os
valores encontrados de CP e CPK, indicam que o processo está incapaz, abaixo do desejado em
termos de capacidade efetiva, evidenciando a necessidade de melhorias significativas para
atender às especificações com segurança e reduzir a variabilidade do processo. Através dos
resultados obtidos neste estudo estatístico, foram realizados ajustes na razão molar da resina
novolaca, e nos parâmetros de controle de processo durante a destilação, com o intuito de
realizamos os ajustes necessários nas características de controle de qualidade da resina fenólica
em pó.
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REFERÊNCIAS
ABNT. NBR-12164 - Resina fenólica, tipo novolaca, em pó, para material de fricçãodeterminação
do escoamento. Rio de Janeiro, Brasil: ABNT, 1992.
ABNT. NBR-12163. Resina fenólica, tipo novolaca, em pó, para material de fricção -
determinação do tempo de cura. Rio de Janeiro, Brasil: ABNT, 1992.
ABNT. NBR-12165. Resina fenólica, tipo novolaca, em pó, para material de fricção -
determinação da granulometria. Rio de Janeiro, Brasil: ABNT, 1992.
ABNT. NBR-12166. Resina fenólica, tipo novolaca, em pó, para material de fricção -
Determinação do teor de hexametilenotetramina - Método de ácido perclórico. Rio de Janeiro,
Brasil: ABNT, 1992.
ARTMANN, A. Estudo para otimização do processamento de formulações de resina fenólica
aplicada a material de fricção. Programa de Mestrado em Materiais da Universidade De Caxias
do Sul. Caxias do Sul, 2008.
BORGES, S., FERREIRA, C. Síntese de resinas fenólicas líquidas do tipo novolaca para o
processamento de pultrusão. 8º Congresso Brasileiro de Polímeros, Porto Alegre, 2004.
IQA – INSTITUTO DE QUALIDADE AUTOMOTIVA. Controle estatístico de processo -
CEP. 2. ed. São Paulo, 2005.
MIGUEL, P. A. C. Qualidade: enfoques e ferramentas. 1. ed. São Paulo: Artliber, 2006. p.139-
147.
PILATO, L., AIBA, H. Phenolic Resins: A Century of progress, p.147 – 151, 2010.
ROSSO, F. Influência da resina fenólica novolaca nos voláteis de compostos de fricção. 5º
Colloquium Internacional de Freios & Mostra de Engenharia, Caxias do Sul, RS, 2001.
PRODUÇÃO DE LIP OIL:
PROJETO INTEGRADOR: CONTROLE DE PROCESSOS
1º AUTOR –
rbaracat@icloud.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
2º AUTOR –
pinheiromaria803@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA– UNISO
3º AUTOR –
raphaelmelo2905@gmail.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA- UNISO
4º AUTOR-
Yuzueda@outlook.com
UNIVERSIDADE DE SOROCABA - UNISO
Área:
ENGENHARIA QUÍMICA
Resumo: O ARTIGO DESCREVE UM MÉTODO ACESSÍVEL E DESCOMPLICADO
PARA A PRODUÇÃO CASEIRA DE LIP OIL SUSTENTÁVEL, MANUSEANDO
INGREDIENTES NATURAIS E DE FÁCIL ACESSO. O OBJETIVO É PROPORCIONAR A
CONSCIÊNCIA AMBIENTAL E ASSEGURAR UMA ALTERNATIVA SAUDÁVEL AOS
PRODUTOS COMERCIAIS, QUE MUITAS VEZES CONTÊM INGREDIENTES NOCIVOS
E EMBALAGENS NÃO SUSTENTÁVEIS. O GLOSS PRODUZIDO É SEGURO, EFICAZ E
PODE SER PERSONALIZADO DE ACORDO COM AS PREFERÊNCIAS INDIVIDUAIS.
Palavras-chaves: LIP OIL; SUSTENTÁVEL; INGREDIENTES; PRODUÇÃO;
ENGENHARIA QUÍMICA.
PRODUCTION OF LIP OIL:
INTEGRATIVE PROJECT
Abstract: THIS ARTICLE DESCRIBES AN ACCESSIBLE AND STRAIGHTFORWARD
METHOD FOR THE HOMEMADE PRODUCTION OF SUSTAINABLE LIP OIL, USING
NATURAL AND EASILY ACCESSIBLE INGREDIENTS. THE OBJECTIVE IS TO
PROMOTE ENVIRONMENTAL AWARENESS AND PROVIDE A HEALTHY
ALTERNATIVE TO COMMERCIAL PRODUCTS, WHICH OFTEN CONTAIN HARMFUL
INGREDIENTS AND UNSUSTAINABLE PACKAGING. THE PRODUCED LIP GLOSS IS
SAFE, EFFECTIVE, AND CAN BE CUSTOMIZED ACCORDING TO INDIVIDUAL
PREFERENCES.
Keywords: LIP OIL; SUSTAINABLE; INGREDIENTS; PRODUCTION; CHEMICAL
ENGINEERING.
2
1. INTRODUÇÃO
A indústria de cosmetologia tem sido tradicionalmente associada a variados níveis de consumo
de recursos naturais, produção de resíduos e emissões de poluentes. Porém, à medida que a
conscientização sobre questões ambientais cresce, as pessoas estão cada vez mais interessados
em produtos sustentáveis e ecologicamente corretos. Nessas situações, os cosméticos caseiros
parecem ser uma opção viável, capacitando as pessoas a gerir os componentes utilizados nos
seus produtos e, possivelmente, a criá-los elas próprias, tudo isso como parte da minimização
do impacto ambiental.
2. METODOLOGIA
Fabricação do Lip Oil
Ingredientes
Para a fabricação de um lip Oil caseiro sustentável, são necessários os seguintes ingredientes:
• Cera de abelha ou cera de candelila (para uma opção vegana): Agente espessante e
hidratante;
• Óleo de coco: Propriedades hidratantes e antimicrobianas;
• Manteiga de karité ou manteiga de cacau: Hidratação profunda e proteção labial;
• Óleos essenciais de hortelã: Para fragrância e benefícios terapêuticos;
• Corantes alimentício: Para adicionar cor ao Lip Oil;
• Glitter alimentício: Para adicionar brilho ao Lip Oil.
Equipamentos
• Recipientes de vidro ou metal para mistura e aquecimento;
• Bastões de madeira ou vidro para mexer;
• Recipientes reutilizáveis para armazenar o gloss (como pequenos potes de vidro ou
frascos de batom).
Procedimento
1. Medida e Preparação dos Ingredientes:
• 1 colher de sopa de cera de abelha;
• 2 colher de sopa de óleo de coco;
• 1 colher de sopa de manteiga de karité ou cacau;
• Algumas gotas de óleo essencial (opcional);
• Pequena quantidade de corante alimentício (opcional);
• Pequena quantidade de glitter alimentício (opcional).
2. Derretimento e Mistura:
• Em banho-maria, derreter a cera, o óleo de coco e a manteiga até obter uma mistura
homogênea;
• Adicionar os óleos essenciais e os corantes naturais, misturando bem.
3. Envasamento:
• Despejar a mistura nos recipientes reutilizáveis enquanto ainda está líquida;
• Deixar esfriar e solidificar antes de usar.
3
Teste Microbiológico
Foi realizado um teste microbiológico com o objetivo de avaliar a presença de atividade
bactericida e o crescimento de microrganismos no Lip Oil.
O crescimento dos micro-organismos S. aureus, E. coli e a P. aeuroginosa foi preparado
assepticamente em tubos de ensaio contando 5mL de caldo nutriente. Após os tubos serem
autoclavados, foi adicionado 5 mL de bactéria por tubo de ensaio. Logo em seguida, colocados
na estufa por 24 horas.
Difusão
• Realizar o crescimento dos microrganismos desejados em caldo nutriente por 24 h;
• Realizar a contagem dos microrganismos em câmara de Newbauer e realizar a diluição
em caldo para a concentração de 5,0 x 108 UFC/mL;
• Espalhar os microrganismos em placas de Petri contendo TSA, pode se utilizar swab,
alça de inoculação ou o rodinho estéril;
• Utilizar como controle o antibiótico Penicilina Estreptomicina a 10%;
• Colocar os discos de papel filtro no ágar com a ajuda de uma pinça;
• Pingar 6 μL do material a ser testado em cada disco;
• Esperar secar para inverter as placas;
• Incubar a 37 °C por 24 horas;
• Observar a presença de halos e realizar a medição do seu diâmetro.
Teste de Espalhamento
O Teste de Espalhamento de um Lip Oil é um procedimento utilizado para avaliar a capacidade
do produto de se distribuir uniformemente sobre uma superfície. A análise é fundamental para
que esse teste seja realizado e confirme se o produto tem consistência e textura adequadas para
ser aplicado nos lábios. A seguir, descreve-se o procedimento geral de um teste de
espalhamento:
Materiais Necessários
• Placa de vidro;
• Lip Oil;
• Espátula;
• Balança Analítica;
• Régua ou Paquímetro;
• Pesos de 250g, 500g, 750g e 1000g.
Procedimento
1. Preparação da Superfície:
• Limpar a superfície de teste para garantir que não haja resíduos que possam interferir
nos resultados;
• Certificar que a superfície está nivelada e seca.
4
2. Aplicação do Lip Oil:
• Foi utilizada a balança analítica para pesar uma quantidade específica de lip oil (0,3
gramas), em todos os testes;
• Aplicou-se o lip oil no centro da superfície de teste usando uma espátula.
3. Espalhamento do Produto:
• Foi utilizado alguns valores de peso (g) para ser adicionado acima da placa de vidro,
sendo eles, respectivamente, 250g, 500g, 750g e 1000g e então foram realizados três
testes para 5 frascos.
• Deixou o lip oil se espalhar naturalmente após cada peso padronizado ser adicionado;
4. Medição:
• Após o tempo determinado, utilizou-se e a régua ou paquímetro para medir o diâmetro
da mancha espalhada;
• Foi registrado o valor do diâmetro e aplicados na tabela para facilitar a observação dos
dados.
2.2 TABELAS E FIGURAS
PRODUÇÃO DO LIP OIL
IMAGEM 1 – Materiais utilizados; IMAGEM 2 e IMAGEM 3 – Adição de corante e glitter;
IMAGEM 4 e IMAGEM 5 – Mistura já no agitador magnético com aquecedor;
5
IMAGEM 6 – Produto ( Lip Oil ) embalado;
TESTE MICROBIOLÓGICO
IMAGEM 7 – Exemplo da Placa de Petri;
IMAGEM 8 – Resultado do teste 1 utilizando S. aureus. A figura mostra que o controle positivo
(antibiótico) formou um pequeno halo. A amostra de Lip Oil não formou halo, mostrando que
não há atividade antimicrobiana;
IMAGEM 9 - Resultado do teste 2 utilizando E. coli. A figura mostra que o controle positivo
(antibiótico) não formou halo. A amostra de Lip Oil não formou halo, mostrando que não há
atividade antimicrobiana;
6
IMAGEM 10 - Resultado do teste 3 utilizando P. aeruginosa. A figura mostra que o controle
positivo (antibiótico) não formou halo. A amostra de Lip Oil não formou halo, mostrando que
não há atividade antimicrobiana
IMAGEM 11 - Resultado do teste colocando apenas a amostra de Lip Oil em meio de cultura
TSA para ver se cresce algum microorganismo. Na figura é possível observar que não cresceu
nenhum tipo de microorganismo.
TESTE DE ESPALHAMENTO
TABELA 1 – Frasco 1 (teste 1)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2 625 3,1 750 1,2
500 3
750 3,2
1000 3,2
TABELA 2 – Frasco 1 (teste 2)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,7 625 2,975 750 0,4
500 3
750 3,1
1000 3,1
7
TABELA 3 – Frasco 1 (teste 3)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 3 625 3,15 750 0,2
500 3,2
750 3,2
1000 3,2
TABELA 4 – Frasco 2 (teste 1)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,7 625 3,075 750 0,8
500 2,9
750 3,2
1000 3,5
TABELA 5 – Frasco 2 ( teste 2)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,8 625 3 750 0,5
500 2,9
750 3
1000 3,3
TABELA 6- Frasco 2 (teste 3)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,4 625 2,825 750 0,7
500 2,8
750 3
1000 3,1
TABELA 7 – Frasco 3 (teste 1)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2 625 2,3 750 0,5
500 2,3
750 2,4
1000 2,5
8
TABELA 8 – Frasco 3 (teste 2)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2 625 2,2 750 0,3
500 2,2
750 2,3
1000 2,3
TABELA 9 – Frasco 3 (teste 3)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 1,8 625 2,05 750 0,4
500 2,1
750 2,1
1000 2,2
TABELA 10 – Frasco 4 (teste 1)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,6 625 2,925 750 0,2
500 2,7
750 2,7
1000 2,8
TABELA 11 – Frasco 4 (teste 2)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,8 625 2,925 750 0,2
500 2,9
750 3
1000 3
TABELA 12 – Frasco 4 (teste 3)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 2,6 625 2,75 750 0,2
500 2,8
750 2,8
1000 2,8
9
TABELA 13 – Frasco 5 (teste 1)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 3 625 3,2 750 0,4
500 3,2
750 3,2
1000 3,4
TABELA 14 – Frasco 5 (teste 2)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 3,1 625 3,2 750 0,2
500 3,2
750 3,2
1000 3,3
TABELA 15 – Frasco 5 (teste 3)
Diâmetro Média Média Amplitude Amplitude
Capacidade (g) (cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm) Capacidade(g) Diâmetro(cm)
250 3 625 3,025 750 0,1
500 3
750 3
1000 3,1
TABELA 16 – Conjunto detalhado de estatísticas descritivas e medidas de capacidade do
processo relativas ao diâmetro dos frascos de Lip Oil produzidos:
Média do processo(Diâmetro) 2,830
Média do
processo(capacidade) 625,0
Média das amplitudes 0,420
d2 2,059
desvio padrão 0,204
d3 0,880
Número de diâmetros 4
LSC Xbar 625,3059738
LM Xbar 625,0
LIC Xbar 624,6940262
LSE 3,50
VA 2,65
LIE 1,80
10
Cp 1,39
Cps 1,094865079
Cpi 1,683150794
Cpk 1,094865079
Z_LIE -5,0494524
Z_LSE 3,2845952
PFE<=LIE 0,0000002
PFE>=LSE 0,0005106
PFE TOTAL 0,0005109
PPM<=LIE 0,2215392
PPM>=LSE 510,6448747
PPM TOTAL 510,8664139
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para o Teste Microbiológico, os resultados obtidos foram consistentes em demonstrar a
ausência de contaminação bacteriana significativa no produto.
Durante o teste de difusão, onde foram utilizados os microrganismos S. aureus, E. coli e P.
aeruginosa, não foi observada a formação de halos de inibição ao redor dos discos contendo o
Lip Oil. Esta ausência de halos indica que não houve atividade antimicrobiana no produto
testado. Os resultados são consistentes com as propriedades naturais dos ingredientes da
formulação do Lip Oil, que não possuem quaisquer características antimicrobianas conhecidas.
Além disso, o teste de crescimento microbiológico direto, realizado tanto em caldo nutriente
quanto em placas de TSA, não revelou o crescimento de microrganismos a partir da amostra de
Lip Oil. Este resultado sugere que o produto está livre de contaminação bacteriana e é
microbiologicamente seguro para uso.
Para o Teste de Espalhamento, o estudo realizado apresenta uma série de análises de controle
estatístico do processo para frascos com uma quantidade específica de produto ( Lip Oil). Os
resultados estão sintetizados na Tabela 16 do documento, onde são descritos parâmetros
estatísticos importantes como média do processo, desvio padrão, limites de controle superior e
inferior, e índices de capacidade do processo (Cp, Cpk).
Média do Processo (Diâmetro): 2,830 cm
Média do Processo (Capacidade): 625,0 mm
Desvio Padrão: 0,204 cm
Índices de Capacidade:
- Cp: 1,094
- Cpk: 1,095
Análise dos Resultados:
Os resultados indicam que o processo está centrado e dentro dos limites de controle
estabelecidos. Os índices de capacidade (Cp e Cpk) são superiores a 1, o que sugere um
processo bem controlado e capaz de produzir peças que atendem aos requisitos de qualidade.
Os limites de controle para a média do processo (Xbar) foram calculados como:
- LSC Xbar: 625,3059738 mm
- LIC Xbar: 624,6940262 mm
11
Esses limites mostram que o processo é estável e que as variações observadas estão dentro dos
limites esperados para um controle estatístico de qualidade.
Discussão das Diferenças de Consistência entre os Frascos:
Foi observado que houve uma discrepância na consistência entre dois frascos analisados. Essa
diferença pode ser atribuída a variações no processo de produção, como mudanças na
temperatura, pressão ou mesmo na mistura dos materiais. A análise dessas variações é crucial
para observas as causas e implementar novos métodos que garantam a uniformidade do produto.
Comparando esses resultados com outros estudos semelhantes, verificamos que a variabilidade
observada no nosso processo está dentro dos padrões aceitáveis, conforme relatado por estudos
anteriores. No entanto, os frascos com consistência diferente destacam a necessidade de uma
revisão mais detalhada dos parâmetros de produção para minimizar essas discrepâncias.
Benefícios Ambientais:
Produzir um Lip Oil caseiro e sustentável reduz significativamente o uso de plásticos e
embalagens não biodegradáveis. Os ingredientes naturais são biodegradáveis e, em muitos
casos, podem ser adquiridos de fornecedores locais, diminuindo a pegada de carbono associada
ao transporte.
Benefícios à Saúde
Conservantes e fragrâncias artificiais encontrados na maioria dos produtos comerciais podem
causar irritação – ao contrário destes, os ingredientes naturais (óleo de coco e manteiga de
karité) são ricos em vitaminas e antioxidantes, oferecendo mais benefícios para a saúde dos
lábios.
Desafios e Limitações
A produção caseira de Lip Oil pode apresentar desafios em termos de consistência e
durabilidade do produto. A variação na qualidade dos ingredientes naturais pode resultar em
diferenças na textura e na cor do Lip Oli. Além disso, a ausência de conservantes pode reduzir
a vida útil do produto.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS:
O presente estudo teve como objetivo analisar a produção e a qualidade do Lip Oil, com ênfase
em testes de controle estatístico do processo, garantindo a segurança e a eficácia do produto
final.
Observou-se que as medições de espalhamento mostraram uma distribuição adequada, mas a
variação na consistência indica que ajustes na formulação ou no método de mistura podem ser
necessários para otimizar a textura do gloss.
O teste microbiológico realizado confirmou a ausência de atividade bactericida e o crescimento
microbiano, tanto em caldo nutriente quanto em placas TSA, demonstrando que o Lip Oil não
apresenta riscos significativos de contaminação bacteriana. Este é um ponto positivo para a
segurança do produto, indicando que as condições de produção e os ingredientes utilizados
estão em conformidade com os padrões de higiene.
Através da análise estatística dos processos de fabricação, foi possível identificar valores de
capacidade do processo (Cp e Cpk) que estão dentro dos limites aceitáveis, evidenciando um
bom controle de qualidade na produção. No entanto, a variação observada entre os frascos
sugere que ajustes adicionais são necessários para alcançar uma consistência ainda maior.
Em resumo, o estudo demonstra que, embora o produto tenha características positivas em
termos de segurança microbiológica e propriedades físicas, há espaço para melhorias na
12
consistência e uniformidade da formulação. Essas melhorias não só aumentarão a qualidade do
produto final, mas também aumentarão a satisfação do consumidor. A continuidade da pesquisa
e a aplicação de metodologias rigorosas de controle de qualidade serão essenciais para o
desenvolvimento de um gloss labial superior.
Com base nos resultados obtidos, as seguintes recomendações são propostas:
- Monitoramento Contínuo: Implementar um sistema de monitoramento contínuo para garantir
a uniformidade e consistência do produto, identificando rapidamente qualquer desvio nos
parâmetros de produção.
- Revisão de Parâmetros: Realizar revisões periódicas dos parâmetros de produção e ajustar
conforme necessário para minimizar variações no produto final.
- Testes Microbiológicos Regulares: Manter a rotina de testes microbiológicos em cada lote de
produção para assegurar a continuidade da segurança e qualidade microbiológica do Lip Oil.
Este estudo demonstrou que o Lip Oil produzido está dentro dos padrões esperados de qualidade
e segurança, tanto do ponto de vista estatístico quanto microbiológico. A eficácia do controle
de qualidade implementado é evidenciada pela estabilidade do processo e ausência de
contaminação bacteriana. No entanto, a identificação de variabilidade em alguns frascos sugere
a necessidade de melhorias contínuas e ajustes no processo de produção. A adoção das
recomendações propostas pode contribuir significativamente para a otimização do processo,
assegurando a produção de um produto final de alta qualidade e seguro para o consumo.
13
REFERÊNCIAS
Oliveira, G.A., et al. (2021). "Green Chemistry in the Production of Sustainable Cosmetics: A
Review." Sustainability, 13(11), 6147.
Menezes, H.C., et al. (2020). "Sustainable Cosmetics: Challenges, Perspectives, and Future
Prospects." Molecules, 25(22), 5406.
Pinto, R.B., et al. (2019). "Green Cosmetics: An Analysis of Sustainable Supply Chains in the
Cosmetics Industry." Resources, Conservation and Recycling, 142, 141-149.
Martín-Sánchez, J.C., et al. (2018). "Sustainability in Cosmetics: A Review on Green
Ingredients and Eco-Friendly Packaging." Cosmetics, 5(2), 27.
Faria, L., et al. (2017). "Green Nanotechnology in Cosmetics: Advanced Sustainable
Approaches." In Green Nanotechnology: Advances and Applications. CRC Press.
Macedo, L., et al. (2020). "Cosmetic Formulation with Natural Ingredients: A Review of Recent
Developments." Cosmetics, 7(3), 46.
Kumar, G.P., et al. (2019). "Herbal Cosmetics: An Overview." Journal of Natural Remedies,
19(2), 61-73.
Singh, S., et al. (2018). "Homemade Cosmetics: Benefits, Risks, and Challenges." Journal of
Cosmetics, Dermatological Sciences and Applications, 8(3), 115-121.
Tripathi, S., et al. (2017). "Formulation and Evaluation of Herbal Cosmetics: A Review."
Pharmacophore, 8(3), 145-153.
Sagar, A., et al. (2016). "Herbal Cosmetics: Used for Skin and Hair." International Journal of
PharmTech Research, 9(7), 427-437.
Pereira, F. G., & Almeida, M. L. (2020). "Técnicas de Espalhamento de Micro-organismos
em Superfícies". Conferência Brasileira de Engenharia de Alimentos, 5(1), 45-50. DOI:
10.1128/JCM.02056-20
Silva, A. B., & Santos, C. D. (2019). "Métodos de Teste Microbiológico para Avaliação de
Qualidade de Alimentos". Revista Brasileira de Microbiologia, 30(2), 150-165. DOI:
10.1590/1678-4324-2019180589
14
CONTROLE ESTATÍSTICO DE SENSORES DE
TEMPERATURA PARA SOUS VIDE
Tiago Oliveira Lima - lima.tiago04@gmail.com
Universidade de Sorocaba - UNISO
Lidiane Domke - liih.domkeld@gmail.com
Universidade de Sorocaba – UNISO
Área: Engenharia Química
Resumo: Um Sous Vide basicamente é um método de cozimento de alimentos à vácuo, que
normalmente é feito em banho maria, desta forma o controle da temperatura da água deste
banho é de extrema importância no resultado final.
Este projeto tem o intuito de trazer um estudo sobre alguns sensores de temperatura para
o uso em um Sous Vide, de forma a trazer um entendimento sobre os tipos de sensores, seus
meios para serem usados e como são usados.
O estudo tem a motivação de entender qual sensor dentre os estudados seria o mais
viável dentro das condições de trabalho de um Sous Vide, que seria ter uma resposta precisa
ao aquecimento do equipamento para ser monitorada.
Palavras-chaves: Sous Vide; Controle de Temperatura; Sensores.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
STATISTICS CONTROL OF TEMPERATURE
SENSORS FOR SOUS VIDE
Abstract: A Sous Vide is essentially a method of cooking food in a vacuum, usually done
in a water bath. Therefore, controlling the temperature of the water in this bath is of extreme
importance for the final result. This project aims to conduct a study on some temperature
sensors for use in a Sous Vide, in order to provide an understanding of the types of sensors,
their methods of use, and how they are used.
The study is motivated by the need to understand which sensor among those studied
would be the most viable under the working conditions of a Sous Vide, specifically having
a precise response to the heating of the equipment to be monitored.
Keywords: Sous Vide; Temperature Control; Sensors
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
1. INTRODUÇÃO
O sous vide ( pronúncia “suvide”) é uma técnica de culinária de precisão que envolve
cozinhar alimentos a vácuo em temperaturas controladas por um período prolongado de
tempo. Essa abordagem tem o intuito de preservar os sabores e a textura dos alimentos,
resultando em pratos consistentemente suculentos e saborosos. É uma técnica que tornou-se
popular entre chefs profissionais e entusiastas da gastronomia, graças à sua capacidade de
produzir resultados consistentes e de alta qualidade.
Todavia, para garantir que o alimento tenha uma alta qualidade é necessário obter um
controle estatístico do processo (CEP), para verificar as possíveis variações de temperatura
que possam ocorrer durante o cozimento do alimento, a fim de minimizar ou eliminar as
possíveis causas de variações que possam ocorrer durante o processo de cocção.
Comumente utilizados neste equipamento, são os sensores tipo sonda, que precisam
ser eficientes e com a menor taxa de variação possível.
2. METODOLOGIA
2.1 Considerações gerais
Como margem de comparação foram escolhidos 2 sensores tipo sonda para serem
realizados os testes, e 1 sensor comum para uma comparação entre os sensores tipo sonda.
Desta forma a avaliação de tanto performance do sensor como facilidade de uso vai ser
avaliada, através de circunstâncias de testes diferentes.
2.2 Materiais utilizados
Sensores de temperatura:
- 1x LM35
- 1x DS18B20
- 1x PT100/Módulo Max31865
Arduino UNO Mini
Resistores
Protoboard para testes
Cabos jumpers
Para os testes de temperatura:
Chapa aquecedora
Béquer com água
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
2.3 Métodos utilizados
Pela a facilidade de utilização e acessibilidade foi utilizado um arduino para
comunicação com os sensores, visto que sua versatilidade é muito alta, juntamente de uma
protoboard para as ligações de testes apenas.
Os testes feitos foram em temperatura ambiente e em temperatura controlada a 40°C
que é a metade da faixa de funcionamento de um Sous vide, apenas o sensor LM35 que não
foi submetido a este teste por não ser um sensor tipo sonda.
2.3.1 LM35
O sensor LM35 é um sensor comum, normalmente usado para controle de temperatura
de circuitos, com um range de trabalho de 2 a 105 ºC.
A escolha deste sensor é apenas uma forma de demonstrar a inviabilidade de se
utilizar ele para um Sous vide, já que não é um sensor tipo sonda o único uso dele seria de
controle de temperatura externa em volta do equipamento, para que termostatos exerçam certa
potência em relação a essa temperatura, ou até o controle de circuitos internos do
equipamento.
Figura 1- Esquema de ligação Sensor LM35/Arduino.
Fonte:
https://www.usinainfo.com.br/blog/sensor-de-temperatura-lm35-primeiros-passos/
Código utilizado para obter leituras:
void setup() {
Serial.begin(9600); // Inicia a comunicação com o sensor
pinMode(pin_lm35, INPUT); // Define o sensor como uma entrada de sinal
}
void loop() {
float valor_analog_lm35 = float(analogRead(pin_lm35)); // Obtém o valor analógico
que varia de 0 a 1023
float tensao = (valor_analog_lm35 * 5) / 1023; // Conversão para volts
float temperatura = tensao / 0.010; // dividimos a tensão por 0.010 que representa
os 10 mV
Serial.print("Temperatura: ");
Serial.println(temperatura); // Mostra na serial a temperatura do sensor
delay(14000);} // aguarda 14 segundos
2.3.2 PT100
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
O sensor PT100 tipo sonda, é um sensor que é amplamente utilizado na indústria, devido
a sua alta precisão e estabilidade, bastante utilizado em equipamentos de bancada que
necessitam da temperatura como dado ou como fator determinante no funcionamento. O
utilizado no estudo foi um tipo sonda, onde o contato do sensor com o ambiente é feito por um
material metálico em volta de sua resistência no caso do PT100, que muda sua resistência
conforme a temperatura externa muda, ainda sim não prejudicando a leitura e fazendo com que
se possa utilizar o sensor dentro de líquidos ou ambientes um pouco mais agressivos, já que sua
ligação pode ficar na outra extremidade do sensor.
Um porém com esse sensor, é a necessidade de um módulo de comunicação, que facilita
o entendimento dos dados do sensor para o arduino, módulo esse utilizado foi o MAX31865.
O sensor também pode ser utilizado dentro de uma ponte de resistores, como um resistor, já que
sua resistência varia de acordo com a temperatura pode-se através de cálculos transformar essa
leitura de resistência do sensor em dados de temperatura. Mas pela facilidade o módulo foi
escolhido.
A escolha do sensor foi pela popularidade na indústria e por ser do um sensor tipo sonda,
facilitando assim a leitura da temperatura da água do banho maria em si.
Figura 2- Esquema de ligação Sensor PT100/Arduino.
Fonte: https://curiousscientist.tech/blog/max31865-pt100-rtd
Código utilizado para obter leituras:
void setup() {
#include <Adafruit_MAX31865.h>
Adafruit_MAX31865Temp= Adafruit_MAX31865(10,11,12,13)//Seleciona os pinos do sensor
#define RREF 430.0 //Resistência de referência para o PT100
#define RNOMINAL 100.0 //Resistência nominal do PT100 em 0ºC
}
void setup(){
Serial.begin(115200);
Serial.println(“AdafruitMax31865 Online”);
thermo.begin(MAX31865_3WIRE); // Define o método de 3 fios para o PT100
}
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
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void loop(){
uint16_t rtd = thermo.readRTD();
float ratio = rtd;
ratio /= 32768
Serial.print(“Resistência = “); Serial.println(RREF*ratio,8); // Dá o valor
da resistência
Serial.print(“Temperatura = “); Serial.println(thermo.temperature(RNOMINAL,
RREF)); // Dá o valor da temperatura em ºC
Serial.println(); // manda as informações para o monitor serial
delay(14000); // aguarda 14 segundos
2.3.4 DS18B20
O sensor DS18B20 também é um sensor tipo sonda, e foi escolhido pela sua praticidade
em relação a trabalhos com componentes digitais, isso se deve pela não necessidade do sensor
de ter algum comunicador entre ele e o arduino, como o PT100 tem, facilitando assim as
ligações e até mesmo os códigos necessários.
E falando sobre precisão e faixa de temperatura de trabalho, o DS18B20 trabalha entre
-55 a 125 ºC, tendo uma precisão de +- 0.5 ºC quando trabalha entre -10 e 85 ºC, que atende a
temperatura de trabalho normal de um Sous Vide.
Figura 3 - Esquema de ligação Sensor DS18B20
Código utilizado para obter leituras:
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
const int PINO_ONEWIRE = 12 // Define pino do sensor
OneWire oneWire(PINO_ONEWIRE); // Cria um objeto OneWire
DallasTemperature sensor(&oneWire); // Informa a referência da biblioteca dallas
temperature para a biblioteca onewire
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
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DeviceAddress endereco_temp; // Cria um endereço temporario da leitura do sensor
void setup (){
Serial.begin(9600); //Inicia a porta serial
Serial.println(“Medindo Temperatura”); // Imprime a mensagem inicial
sensor.begin(); ; //Inicia o sensor
}
void loop() {
sensor.requestTemperatures(); // Envia comando para realizar a conversão de
temperatura
if (!sensor.getAddress(endereco_temp,0)) { // Encontra o endereco do sensor no
barramento
Serial.println("SENSOR NAO CONECTADO"); // Sensor conectado, imprime mensagem
de erro
} else {
Serial.print("Temperatura = "); // Imprime a temperatura no monitor serial
Serial.println(sensor.getTempC(endereco_temp), 1); // Busca temperatura para
dispositivo
}
delay(14000); // Aguarda 14 segundos
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para definir se a uniformidade das medições dos sensores é viável para o uso que vai
ser destinado, foram feitas cartas CEP entre médias e amplitudes dos sensores, para então
definir qual sensor teria a maior facilidade de uso e maior precisão.
Como foram feitas medidas a cada 14 segundos, elas foram separadas em 5, sendo 5
subgrupos para as cartas CEP.
Cartas CEP de cada sensor em temperatura ambiente (Tarde com média de 28ºC):
PROJETO INTEGRADOR
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Sorocaba, 2024
Em temperatura ambiente, pode-se notar maiores flutuações devido a mudança de
temperatura contínua, mas com esses dados pode-se notar a precisão dos sensores dentro dessa
faixa de mudança, se eles detectam uma mudança sutil na temperatura ou somente mudanças
mais bruscas.
Entre os sensores, apenas o PT100 apresenta uma sensibilidade um pouco menor que os
demais sensores, tendo uma média de dados com mudanças mais bruscas, enquanto os outros
demonstram mudanças mais suaves, significando uma sensibilidade maior.
Agora o teste em temperatura controlada, sendo utilizado somente os sensores tipo
sonda, a 40ºC utilizando uma chapa aquecedora, um béquer com água e um agitador magnético
para melhorar a uniformidade do calor na água.
Como o teste é realizado em temperatura controlada, ambos os sensores apresentaram
dados bastante homogêneos, com dados iguais por mais de um período de tempo a carta CEP
consegue apenas detectar pequenos desvios, porém sem definir limites pois as diferenças entre
as medidas foram muito pequenas, pro sensor DS18B20 foram de +-0,2 ºC, já para o PT100 de
+-0,5ºC.
Mas pode ser usado o desvio padrão entre as médias das medidas, assim o sensor que
tiver o menor desvio, será o com os dados mais homogêneos.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
PT100
40,20
40,00
40,00
39,80
40,00
39,80
40,10
40,00
40,00
39,80
Médias
(70 em 70
segundos)
39,90
40,10
39,90
40,10
40,00
40,00
39,90
39,80
39,90
39,90
39,80
39,90
40,00
PROJETO INTEGRADOR
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DS18B20
40,00
40,10
39,80
40,10
Desvio Padrão 0,1159022577
40,10
40,10
40,10
40,10
40,10
40,20
40,20
40,20
40,20
Médias
(70 em 70
segundos)
40,20
40,20
40,20
40,20
40,20
40,10
40,10
40,10
40,10
40,10
40,10
40,10
40,10
PROJETO INTEGRADOR
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40,10
Desvio Padrão 0,05567764363
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com estes dados, podemos perceber que ambos os sensores PT100 e DS18B20 podem
ser utilizados para o Sous Vide, já que os dois possuem faixa de medição capaz de suportar as
temperaturas de trabalho.
Porém consegue se observar uma homogeneidade maior nas medições por parte do
sensor DS18B20, onde apresenta poucos desvios dentro das medidas, por mais que seja pouco
mais eficiente que o PT100 essa diferença também é acentuada pela facilidade de se trabalhar
com o DS18B20, já que só com o sensor se consegue trabalhar facilmente como foi feito com
o arduino, sem necessidade de demais componentes externos, diferentemente do PT100, que
precisaria de ou seu módulo que foi utilizado nos testes, ou alguns resistores a mais.
Logo o DS18B20 além de se mostrar mais eficiente, seria mais viável economicamente
para o uso em um Sous vide, além de ter uma interface com outros componentes simples de se
usar, o que seria necessário visto que os sensores teriam que se comunicar com um termostato
aquecedor.
PROJETO INTEGRADOR
Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química
Sorocaba, 2024
REFERÊNCIAS
CURIOUS SCIENTIST. MAX31865: Pt100 RTD module. Blog, 6 jun. 2024. Disponível
em: https://curiousscientist.tech/blog/max31865-pt100-rtd. Acesso em: 10 abr.
2024.
PIVA, Renan. Primeiros passos DS18B20. Robocore, 2022. Disponível em:
https://www.robocore.net/tutoriais/primeiros-passos-ds18b20-arduino. Acesso em:
14 abr. 2024.
STROSCHON, Gustavo Rodolfo. Sensor de temperatura LM35: Primeiros Passos.
UsinaInfo, 8 maio. 2020. Disponível em: https://www.usinainfo.com.br/blog/sensorde-temperatura-lm35-primeiros-passos/.
Acesso em: 3 abr. 2024.
APÊNDICE A - Instruções Complementares
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Os anexos ou apêndices devem estar localizados no final do artigo e identificados por
letras maiúsculas consecutivas, travessão e pelos seus títulos correspondentes. Eles devem ser
citados no corpo do texto.
Novamente advertindo que o arquivo em formato .DOC não deve exceder 12 (doze)
páginas, não deverá passar de 2048 Kb (2 Mb) e não deve conter as informações dos autores,
sendo que estes dados devem estar apenas no arquivo .PDF.