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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

Eq. (2)

Onde:

LSE − μ

Cpk = MÍN ( ;

μ − LIE

) Eq. (3)

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

vulnerabilidade na agricultura familiar da região rio doce, minas gerais, brasil. Geosul,

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).

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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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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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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.


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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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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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Engenharias Química e de Bioprocessos e Biotecnologia e Licenciatura em Química

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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.


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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


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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


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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


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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

}


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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


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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):


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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.


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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


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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


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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.


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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)

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sendo que estes dados devem estar apenas no arquivo .PDF.

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