ANAIS
O COPROCESSAMENTO NA PRODUÇÃO DE CIMENTO PORTLAND:
CAUSAS DAS PARADAS NÃO PROGRAMADAS
TATIANA DOS SANTOS FERREIRA ( [email protected] , [email protected] )
UFMS
DANIELA ALTHOFF PHILIPPI ( [email protected] , [email protected] )
UFMS
MARLY FONSECA NUNES ( [email protected] , [email protected] )
UFMS
Resumo. Este artigo apresenta uma pesquisa cujo objetivo foi analisar as causas das paradas
não programadas do coprocessamento de resíduo industrial na fabricação do cimento
portland. O coprocessamento é uma eficiente alternativa de destruição de resíduos que
contribui para a redução de impactos negativos ao meio ambiente. Buscou-se, com um estudo
de caso, descrever os passos do processo produtivo e a gestão de resíduos da unidade
produtiva, identificar as ações de manutenção existentes e as principais causas de paradas não
programadas. Apresentam-se ações para a empresa, o meio ambiente e a sociedade, que
atenuem ou eliminem as paradas no coprocessamento.
Palavras-chave: produção; coprocessamento; resíduo industrial; cimento portland.
1. INTRODUÇÃO
A necessidade da responsabilidade de se desenvolver a produção de maneira mais
sustentável e, concomitantemente, de se produzir mais, têm levado empresas a buscarem
alternativas de atuação mais eficazes no âmbito econômico, social e ambiental. Uma das
características dos processos produtivos destas empresas, especialmente as do ramo industrial,
é a geração de resíduos, que se tornam passivos quando dispostos de maneira inadequada no
meio ambiente, com potencial de danos à saúde humana e ao equilíbrio ambiental (causadores
de poluição do ar, das águas e do solo), nos mais diversos níveis de periculosidade.
As alternativas tradicionais e legalmente amparadas mais comumente adotadas para a
disposição de resíduos oriundos das atividades industriais são os aterros e os incineradores
tradicionais. Nos aterros, os resíduos ficam armazenados sob condições controladas; contudo,
sua presença caracteriza um risco eminente ao que se refere à poluição dos solos e dos lençóis
freáticos. Nos incineradores os resíduos são tratados de maneira ineficiente através de um
processo gerador de um novo tipo de resíduo, as cinzas, resultantes da queima de materiais de
todas as classes, desde materiais inertes até materiais de alto grau de toxidade (ABCP, 2009).
As fábricas de cimento portland sugerem uma nova alternativa: a incorporação de
resíduos industriais durante a produção de clinquer, que, quando incinerados em seus fornos,
atingem uma temperatura de até 1450º, o que proporciona a destruição total dos resíduos, sem
prejuízo à qualidade de seu produto. A esse processo dá-se o nome de coprocessamento, pois
o resíduo é também uma fonte para geração de energia térmica, sendo ele um combustível
alternativo à utilização de coque de petróleo, de gás GLP – Gás Liquefeito de Petróleo e
moinha vegetal – pó de carvão vegetal.
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Além dos benefícios econômicos e sociais gerados pelos diversos produtos
derivados, o cimento também contribui, em seu processo produtivo, para retirar
resíduos do meio ambiente [...] A indústria do cimento coloca seus fornos à
disposição de outros setores para a eliminação de resíduos industriais. Essa
alternativa de destruição de resíduos, considerada uma das mais eficientes, é
denominada coprocessamento. Além dos benefícios ao meio ambiente, é uma
atividade que gera empregos diretos e indiretos e é regulamentada, em nível
nacional, pelo Conselho Nacional de Meio Ambiente (ABCP - 2009).
Segundo o DRE – Demonstrativo de Resultado do Exercício da empresa do ano de
2009, o consumo de energia térmica representa mais de um terço (1/3) do custo operacional e
caracteriza individualmente o maior custo para a produção de cimento. Portanto, a melhora no
desempenho da gestão e da operacionalização desse processo representa ganho real em
retorno financeiro, já que a substituição de energia térmica gerada por combustíveis
tradicionais de alto custo é parcialmente suprida pela utilização de combustíveis alternativos os resíduos.
Diante disso, este artigo apresenta uma pesquisa cujo objetivo foi o de analisar as
causas das paradas não programadas que ocorrem na cadeia produtiva de coprocessamento de
resíduo industrial da fabricação de cimento tipo portland de uma unidade fabril. Para alcançar
tal objetivo inicialmente foram descritos os passos do processo produtivo para então verificar
como é a gestão de resíduos da Unidade Produtiva e se havia uma sistemática de manutenção
preventiva e, a partir disso, identificar os principais agentes causadores de paradas não
programadas.
2. BASE TEÓRICA
2.1. Administração da produção
A produção de bens e serviços ocorre pela transformação de bens tangíveis,
agregando-lhes valor. Esse processo denomina-se produção (MARTINS e LAUGENI, 2006).
A produção utiliza-se de recursos para agregar valor aos inputs (entradas) de forma a produzir
outputs (saídas) de maior valor final: “a produção envolve um conjunto de recursos de input
usado para transformar algo ou para ser transformado em outputs de bens e serviços”
(SLACK, CHAMBERS e JOHNSTON, 2002, p. 36).
A administração da produção visa o alcance de seus objetivos – produtividade,
qualidade, produção ao menor custo possível – que são viabilizados pelo planejamento eficaz
do processo produtivo, pela organização que otimiza a produção de bens e serviços, pela
direção que orienta os rumos para o alcance de objetivos e finalmente, pelo controle, onde se
detectam as falhas que passaram despercebidas, possibilitando a tomada de medidas para o
alcance de melhores resultados, continuamente. Enfim, a “administração da produção trata da
maneira pela qual as organizações produzem bens e serviços” (SLACK, CHAMBERS E
JOHNSTON, 2000, p. 29).
Diante do cenário mundial atual, as empresas buscam, cada vez mais, a contínua
melhoria de seus processos e produtos para que possam manter-se competitivas e lucrativas e
sobreviverem às constantes mutações no mercado global.
2.1.1 Capacidade produtiva e produtividade
Na administração da produção, busca-se, fundamentalmente, o aumento da capacidade
produtiva e da produtividade.
A capacidade produtiva consiste, segundo Slack apud Beckedorff e Garcia (2007), no
nível máximo de atividades – ou quantidades de um produto – de valor adicionado, em
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determinado período de tempo, que um processo pode realizar sob condições normais de
operação. Erdmann (2000) complementa que para aumentar a capacidade produtiva é
necessário analisar todos os fatores capazes de restringi-la: a capacidade dos equipamentos, as
horas disponíveis para produção, instalações, mix de produtos, sequência do processo,
disponibilidade e capacitação humana, recursos financeiros, insumos utilizados, além da
influência de fatores externos como a qualidade exigida para os produtos e a legislação
pertinente (ERDMANN, 2000).
Produtividade é a procura por melhores métodos de trabalho e processos de produção,
com o objetivo de se obter maiores ganhos em seus índices ao menor custo possível. Para
Gaither e Frazier (2002), a produtividade é uma arma competitiva aliada na batalha por fatias
de mercado às empresas mais flexíveis e competitivas quanto ao custo e ao preço agregado a
seus processos, produtos e serviços, ou seja, a tendência atual e futura é a de que a
produtividade das empresas seja fator determinante para sua sobrevivência. Martins e Laugeni
(2006) apontam como benefícios recorrentes do aumento da produtividade: maiores lucros e
salários, menores preços e mais impactos positivos no nível de vida da sociedade.
2.1.1.2. O processo produtivo
Na administração da produção, para que se busque o aumento da produtividade e da
capacidade produtiva é necessário analisar e continuamente aprimorar o processo de
produção, também conhecido como “projeto do processo”, que tem a finalidade de determinar
o melhor método de produção em todas as suas etapas, “com a finalidade de obter um produto
que satisfaça as especificações determinadas no projeto do produto, ao menor custo”
(GAITHER e FRAZIER, 2002, p. 103).
O projeto do processo interage com o projeto do produto de forma que um não pode
ser totalmente especificado até que o outro tenha sido minuciosamente detalhado, e para que
esse detalhamento aconteça, é necessário que se considere o potencial do processo. O projeto
do produto, por sua vez, detalha o produto através de desenhos, especifica as dimensões e
tolerâncias, resistência, aparência, características de acabamento, desempenho, consumo,
entre outras, definindo exatamente o que vai ser produzido (ERDMANN, 2000).
Dois aspectos relevantes para o projeto do processo e projeto do produto são setup e
lead time de processo. Setup é o tempo de parada de um equipamento para que sejam
realizados os ajustes necessários a sua operacionalidade. Slack, Chambers e Johnston (2002,
p. 491), definem-no como o tempo decorrido entre a parada do processo até o momento em
que este retoma suas condições normais de operação. A eliminação do tempo de necessário
para buscar ferramentas, a antecipação das tarefas que retardam o tempo de troca, a constante
prática de rotinas de setup, mudanças mecânicas simples (ajustes) ilustram métodos que
propiciam a redução dos tempos de setup (SLACK, CHAMBERS e JOHNSTON, 2002).
Lead time é “o tempo que decorre a partir do momento em que a ordem de produção é
liberada até que a peça ou produto esteja próprio para o uso” (ERDMANN, 1998, p. 83).
Considerando o fato de que, atualmente o menor tempo de fabricação de um produto
representa vantagem competitiva, a tendência é que as indústrias procurem viabilizar sua
produção em pequenos lotes e para tanto é necessário trabalhar com lead times curtos a fim de
aumentar a flexibilidade de resposta. A determinação dos tempos de setup e lead time do
processo são fatores determinantes para a competitividade da empresa, já que afetam
diretamente tanto seu volume de produção quanto seus índices de produtividade.
2.1.3 Tipos de Manutenção
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Manutenção é o termo usado para abordar a forma pela qual as organizações tentam
evitar as falhas ao cuidar de suas instalações físicas, sendo ela uma parte importante da
maioria das atividades de produção, a exemplo, as instalações de indústrias de base, cujas
instalações físicas têm papel fundamental ao seu processo produtivo (SLACK, CHAMBERS
e JOHNSTON, 2002).
Para Martins e Laugeni (2006), a manutenção tem por objetivo manter as instalações
operando nas condições para a qual foram projetadas e também intervir quando essas
condições deixam de ser as ideais, de forma que retornem a operar normalmente. A seguir,
serão especificados os tipos de manutenção corretiva, preventiva, preditiva e manutenção
produtiva total.
Para Slack, Chambers e Johnston (2002) a manutenção corretiva é o exercício de
operação dos equipamentos de forma que a intervenção para correção das falhas só ocorrem
posteriormente à sua quebra. Martins e Laugeni (2006) complementam que se trata de uma
medida reativa, pois se age depois de ocorrido o problema.
Na manutenção preventiva, segundo Slack, Chambers e Johnston (2002), os principais
objetivos são a redução ou mesmo a eliminação da probabilidade da ocorrência de falhas por
manutenção que possam provocar avarias na operacionalidade dos equipamentos seguindo
uma programação pré-estabelecida e sistemática (limpeza, lubrificação, verificação e, se
necessário, substituição de componentes que apresentem condições insatisfatórias para a
operação do equipamento).
A manutenção preditiva consiste no monitoramento de certos parâmetros ou condições
de equipamentos e instalações de modo a antecipar a identificação de um futuro problema e
mediante anormalidades em seu comportamento realiza-se as intervenções necessárias para
normalização de seus padrões de funcionamento. A manutenção preditiva é usualmente
utilizada em equipamentos de grande importância ao processo produtivo, que geralmente
devem estar em funcionamento constante devido a necessidade de se atender um plano de
produção (MARTINS E LAUGENI, 2006).
A manutenção produtiva total, TPM, do termo em inglês total productive
maintenance, é uma filosofia gerencial que atua no comportamento das pessoas, na forma
com que os problemas são tratados, dentro da organização, no processo produtivo de uma
forma geral. Seu objetivo é atingir a zero quebra ou, o termo mais usual, falha zero
(MARTINS E LAUGENI, 2006). Slack, Chambers e Johnston (2002) defendem que a TPM
adota princípios de trabalho em equipe e empowerment (autonomia), faz abordagens de
melhoria contínua para prevenir falhas, também vê a manutenção como um assunto
multisetorial, onde todas as pessoas na empresa podem contribuir de alguma maneira.
2.2. Gestão ambiental empresarial
O levantamento das questões ambientais foi timidamente seguindo os rumos da
História, mas foi na década de 1970 que a preocupação com o estado do meio ambiente
passou a tornar-se pauta na agenda do Governo de vários países e de vários segmentos da
sociedade. No âmbito empresarial essa preocupação é ainda mais recente, embora muitas
organizações, há muito tempo, venham adotando práticas com o intuito de preservar o Meio
Ambiente. Atualmente os questionamentos que apontam os problemas ambientais tomaram
dimensão global, mas em grande parte das empresas ainda não há práticas administrativas e
operacionais que atuem efetivamente. “A globalização dos problemas ambientais é um fato
incontestável e as empresas estão desde sua origem no centro desse processo”. A relação
empresa – meio ambiente sempre levanta questões polêmicas e de difícil consenso e em vista
a gravidade dos problemas ambientais, é requerido, portanto, das empresas uma gestão aberta
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que vislumbre para que possa chegar às melhores propostas que melhor se apliquem a cada
situação. É fundamental considerar o meio ambiente como tema central de decisão e adotar
medidas administrativas, operacionais e tecnológicas a seu favor (BARBIERI, 2004, p. 9).
Segundo Sanches (2000), a partir da década de 1990, tem sido verificada a ocorrência
de drásticas mudanças no processo econômico que acarretam implicações diretas às empresas
industriais devido a fatos como a transformação da economia internacional e a globalização
da produção e do consumo. A competitividade é um dos fatores que estimula uma posição
proativa das empresas, que é determinada não somente por seu desempenho financeiro a
curto, médio e longo prazo, mas também pela forma com que ela se relaciona com o mercado.
A reputação da empresa é um ativo intangível e é também uma vantagem competitiva
importante e um dos fatores que determinam essa reputação perante a sociedade geral e ao
próprio mercado, é forma como trata suas questões sociais e ambientais (BARBIERI, 2004)
Para Druzzian e Santos (2006) um Sistema de Gestão Ambiental eficaz visa a uma
interação mais saudável (social, ambiental e econômica) entre a atividade humana e o meio
ambiente, que se aprimora pela busca e novas ferramentas e novos métodos de trabalho, tanto
para as operações internas quanto externas, quando a empresa, além de se empenhar em
aplicar boas práticas em todos os seus processos, é capaz de também de envolver seus
clientes, fornecedores, como também a própria sociedade.
2.2.1. Coprocessamento
O coprocessamento de resíduos é uma atividade que visa a reutilização de materiais
resultantes de processos produtivos e, no entanto, indesejáveis por sua fonte geradora, como
alternativa para substituição de matéria-prima para a produção de cimento. Há duas formas de
reutilização de material: a substituição de insumos que são incorporados no processo para a
produção de cimento e a substituição de combustíveis tradicionais, como por exemplo, de
coque de petróleo, atuando então como um combustível alternativo para a produção de
cimento (TOCCHETTO, 2005).
Para Kihara (2008) o coprocessamento de resíduos é uma tecnologia regulamentada de
destinação final de resíduos em fornos de cimento que não gera novos resíduos e contribui
para a preservação de recursos naturais.
O coprocessamento de resíduos industriais, seja para a substituição de matérias-primas
ou mesmo para geração de energia térmica, é um processo já muito difundido em muitos
países na Europa e na Ásia. Algumas de suas fábricas de cimento têm como principal produto
a utilização de resíduos em seu processo produtivo. No Brasil, ele representa uma fatia
importante de um mercando em expansão, visto que essa é uma tendência real para as fábricas
de cimento, onde se abre um novo leque de oportunidade de negócios, vistas as características
no âmbito econômico, social e ambiental, ou seja, é um ramo de negócios que está
diretamente vinculado com a sustentabilidade da produção industrial também para as fontes
geradoras (ABCP, 2010).
A Europa foi pioneira no desenvolvimento desse processo, que se iniciou na década de
1970. A primeira legislação brasileira de aborda o tema é de 1988 e os primeiros
experimentos iniciaram-se no início da década de 1990.
Em âmbito nacional, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) publicou
em 1999, a Resolução 264, com as linhas gerais do coprocessamento e os limites de
emissão de material particulado e poluentes. A Resolução 316 de 2002 para
sistemas de tratamento térmico complementou a regulamentação, estabelecendo
para o coprocessamento o limite de emissão para dioxinas e furanos. Este
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movimento reverteu-se rapidamente em múltiplos processos de licenciamento do
coprocessamento em fábricas de cimento no Brasil (ABCP, 2009).
Os dados da ABCP (2009) apontam que a primeira tentativa de coprocessar resíduos
em fornos de clinquer no exterior foi de 1974 a 1976 no Canadá e, no Brasil, no ano de 1990.
De acordo com Kihara (2008), o Brasil possui 35 plantas licenciadas para executar a atividade
de coprocessamento, o que corresponde a 80% dos fornos do país.
A temperatura do forno de clinquer, combinado com o lead time do processo de
clinquerização que gira em torno de 45 minutos é ideal para a destruição de resíduos. A zona
de queima tem uma temperatura média de 1450º e a temperatura da chama é equivalente a
2000º. A atmosfera alcalina favorece a neutralização dos contaminantes e a parte inorgânica é
fundida e incorporada a estrutura do clinquer e a parte orgânica é completamente
transformada em água e dióxido de carbono (H2O e CO2), expelidos com os gases de tiragem
do processo (KIHARA, 2008).
Kihara (2008) classifica os resíduos em: (a) resíduos com bom poder calorífico –
solventes, resíduos oleosos, graxas, lama de processos químicos, resíduos de fábricas de
borracha, pneus usados, resíduos têxteis, resíduos plásticos, serragem, entre outros; (b)
resíduos com baixo poder calorífico – água de processos químicos, lama derivada de esgoto
industrial, resíduos com alta proporção aquosa em geral; (c) matérias-primas alternativas –
lama com alumina (alumínio), lamas siderúrgicas(ferro), areia de fundição (sílica), terras de
filtragem (sílica), refratários usados (alumínio), resíduos da fabricação de vidros (flúor),
gesso, cinzas, escórias e (d) resíduos proibidos: resíduos de serviços de saúde, resíduos
domiciliares brutos, resíduos radioativos, substâncias organocloradas, agrotóxicos,
substâncias explosivas.
Os resíduos com bom poder calorífico são ideais para substituição de combustíveis,
pois a geração de energia térmica depende de uma quantidade menor de massa se comparado
com resíduos de baixo poder calorífico (ABCP, 2009).
Segundo dados da ABCP (2009), as matérias-primas alternativas são incorporadas
diretamente no produto, como por exemplo, o alumínio, o ferro, a sílica são incorporadas na
farinha para a obtenção do clinquer conforme especificação para atendimento de qualidade e a
escória de produção de ferro-gusa, com características químicas similares às do clinquer e o
gesso, aditivo final que retém água no cimento, aumentando seu tempo de manipulação em
suas destinações finais.
3. METODOLOGIA
A pesquisa descrita neste artigo caracteriza-se como um estudo de caso, que é um tipo
de pesquisa aprofundado e que, segundo Acevedo e Nohara (2009, p. 50) “é um delineamento
que se preocupa com questões do tipo “como” e “por que””, o que se coaduna com o objetivo
da pesquisa que consistiu em analisar com profundidade as causas das paradas não
programadas do coprocessamento.
Os procedimentos adotados para coleta de dados foram: observação, aplicação de
entrevista e pesquisa documental.
A técnica de observação foi aplicada na unidade produtiva entre os meses de setembro
a novembro de 2009 e entre março e maio do ano de 2010. A observação proporcionou
descrever o processo produtivo de cimento de forma geral e da cadeia de coprocessamento de
forma mais específica, desde a cadeia de Mineração à cadeia Ensacamento (Expedição).
A pesquisa documental foi baseada no OEE – Overall Equipment Effectiveness, (ou
Eficácia Global do Equipamento), o que possibilitou a visualização real do processo no
período analisado, quando todas as informações pertinentes foram obtidas dessa análise.
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Assim, realizou-se um levantamento dos fatores responsáveis pelas paradas da cadeia de
coprocessamento.
As entrevistas foram estruturadas e foram aplicadas a três operadores de produção e
um supervisor de produção. As entrevistas afirmaram e complementaram o que havia sido
coletado nas observações e nos documentos, permitindo uma descrição mais clara dos
processos produtivos, dos fatores intervenientes nas paradas não programadas e de suas
causas, além de apontar algumas ações exeqüíveis de soluções.
4. RESULTADOS DA PESQUISA
4.1. A unidade produtiva e o processo produtivo do cimento
A empresa em que se realizou a pesquisa é uma unidade de um grande grupo e é uma
fabricante de cimento, que foi inaugurada no início da década de 1990. Possui uma
capacidade de produção de duas mil toneladas de cimento por dia, atendendo quatro estados
brasileiros e um país vizinho.
Na pesquisa, inicialmente, procurou-se descrever o processo de produção de cimento,
para então especificar o coprocessamento. Assim, apresenta-se, na seqüência, a especificação
das etapas do processo produtivo de cimento
A primeira etapa do processo produtivo de cimento é a mineração, fase de extração de
calcário calcítico e filito. Esses materiais são extraídos de uma mina que se localiza próximo à
área industrial através de um processo perfuração da rocha e detonação com dinamite.
Posteriormente, esses materiais são encaminhados a um britador para redução do tamanho das
partículas (granulometria) do material. Esse material mais fino é então enviado para um
galpão de estocagem, onde ele é empilhado e homogeneizado simultaneamente.
A segunda etapa do processo é a Moagem de Cru, quando o material resultante do
processo anterior é capturado no galpão de estocagem da mistura crua de filito e calcário,
dosado e inserido no moinho de cru. Assim, é adicionado um percentual de minério de ferro.
O produto resultante da etapa moagem de cru é denominado farinha, que é encaminhado então
para o silo de farinha, onde passa por um novo processo de homogeneização para que se
obtenha um produto mais padronizado, principalmente com relação à manutenção de uma
composição química e finura constante.
A terceira etapa – Moagem de Coque – está ligada à clinquerização, pois a cadeia de
moagem de combustíveis (coque de petróleo e moinha de carvão vegetal) é responsável pelo
fornecimento da matéria-prima tradicional para geração de energia térmica. Os combustíveis
moídos são dosados e injetados no forno e no calcinador.
Na fase de clinquerização – quarta etapa do processo – ocorre a transformação mais
radical das matérias-primas para a produção de cimento. A primeira etapa do processo de
clinquerização da farinha produzida é o processo de pré-calcinação, na torre de ciclones e
calcinador, que nada mais é o processo de descarbonatação do material, ou seja, realização do
processo de lixiviação do carbono (entre 90 e 95%) presente na farinha a uma temperatura de
até 1.450º, para a “extração” do cálcio. Posteriormente, o material é inserido no forno rotativo
de clinquer, que conclui a etapa de descarbonatação. Após isto, entra-se na fase líquida,
quando se passam a formar grânulos – comparativamente – do tamanho de bolas de gude,
formando o clinquer, que sai em brasa do forno e passa para a etapa de resfriamento, para
então ser armazenado no silo de clinquer.
O coprocessamento interage no processo na etapa de clinquerização, atuando
parcialmente como substituto alternativo de combustíveis – o coque de petróleo e a moinha
vegetal.
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A moagem de cimento é a ultima etapa da produção de cimento propriamente dita. O
clinquer é dosado e inserido no moinho de cimento e é também adicionado gesso (3%), que
retém água no cimento para suas destinações finais e de calcário (10%) para dar mais volume
ao produto. O cimento é então transportado e armazenado em dois silos com a capacidade de
10.000 toneladas cada. O ensacamento e a expedição constituem a etapa em que o cimento é
embalado e expedido ao cliente. O cimento pode ser ensacado (50 Kg) e transportado em
carretas ou granel, transportado em caminhões tanques.
4.2. O coprocessamento de resíduos para geração de energia térmica
O coprocessamento de resíduo para a geração de energia térmica integra o processo
produtivo de cimento, atuante desde o ano de 2005 na unidade produtiva. Como já
mencionado, ele é parte integrante do processo de clinquerização e atua como substituto
parcial de combustíveis tradicionais.
Foram identificados como principais equipamentos para a operação da cadeia de
coprocessamento: transportadores e movimentadores (pás-carregadeiras, tremonhas, correias e
desaglomeradores mecânicos); dosadores (balanças); analisadores de gás; instrumentos de
medição de temperatura, pressão, nível e fluxo.
Apresenta-se a descrição sucinta do processo da cadeia produtiva de coprocessamento
e de seus principais equipamentos: (a) abastecimento – o abastecimento primário é realizado
com uma pá-carregadeira que alimenta a tremonha dosando o resíduo conforme o mix de
resíduo determinado; (b) tremonha de abastecimento: equipamento que atua como um
pequeno reservatório que controla o fluxo de material, dosando-o de forma regulada; (c)
transporte – o transporte é realizado por correias transportadoras (C1, C2, C3, C4 e C5), que
realizam o deslocamento do material de modo contínuo e sincronizado - os equipamentos de
transporte são interligados por um dispositivo popularmente conhecido como “shut”, que atua
como um duto responsável por direcionar o material para o próximo equipamento na
sequência; (d) desaglomerador – equipamento que tem a função de descompactar o material e
possibilitar uma distribuição (fluxo) uniforme para os componentes de transporte; (e)
peneirador – equipamento responsável pela separação do material mais fino e dos materiais de
maior granulometria; o material que fica detido é então expurgado (rejeito de grosso) e
reprocessado; (f) pré-silo – armazena o material e faz a dosagem para controle da balança; (g)
balança dosadora – é o equipamento que permite avaliar e dosar a quantidade de material que
será introduzido na etapa final do processo; (h) válvula Flap – é um dispositivo em formato de
caixa que possui uma “porta” de entrada e uma de saída que funciona alternadamente, ou seja,
no momento em que uma porta se fecha a outra se abre, de forma que seja inserido na caixa
de fumaça uma dosagem específica de material; (i) câmara da caixa de fumaça: o material
entra na câmara da caixa de fumaça onde é processada a queima e portanto, a geração de
energia térmica. A câmara de fumaça é um equipamento que antecede o forno, quando que em
muitos processos, a introdução do resíduo é realizada de maneira direta; (j) com a atual
estrutura da cadeia hoje, esses equipamentos se fazem indispensáveis para sua
operacionalidade e para a eficácia de sua atuação. Por ser um processo contínuo, qualquer
problema que possa ocorrer em um componente, compromete a atuação dos demais.
Embora a cadeia de coprocessamento para geração de energia térmica tenha iniciado
sua operação, na empresa em que se realizou a pesquisa, a partir do ano de 2005, a análise dos
problemas que afetam sua operacionalidade ainda não é totalmente sistematizada. Observa-se
o não atendimento do plano de produção devido ao grande número de horas que a cadeia
permanece inoperante ou mesmo atuando com capacidade real abaixo do esperado, devido à
diversos fatores afetam a cadeia, pelas condições que o forno apresenta, além de diversos
fatores alheios ao processo especificamente. Para o desenvolvimento do processo de
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coprocessamento é necessário que o forno esteja produzindo em condições estáveis, ou seja,
ele é totalmente dependente da boa operacionalização do forno, que por sua vez pode ser
influenciado pelas demais cadeias produtivas, principalmente, pela qualidade do produto
entregue pela Moagem de Cru.
Quanto às vantagens que o desenvolvimento do processo de coprocessamento
proporciona à unidade produtiva estudada, foram identificadas como principais: (a) a
substituição de combustíveis fósseis – que é um combustível alternativo que propicia a
redução do consumo de combustíveis tradicionais derivados do petróleo, como, por exemplo,
o coque de petróleo que possui alto valor de aquisição no mercado nacional e internacional,
substituindo em proporção sua utilização; (b) o alinhamento à estratégia de sustentabilidade
da empresa – consegue-se também reutilizar os resíduos gerados internamente, dando
respaldo de uma atuação conscientizada do tratamento resíduos para a própria sociedade e
também ao meio ambiente; (c) a viabilidade econômica – a redução do custo variável de
produção, que hoje gira em torno de 6% na Unidade; (d) a difusão de boas práticas –
considerando que o coprocessamento de resíduos é uma tendência mundial nas fábricas de
cimento, o desenvolvimento dessa atividade ajuda a divulgar as ações que as indústrias para
minimizar as transformações que suas atividades promovem para a sociedade e o meio
ambiente; (e) a sustentabilidade ecológica – a incorporação desses materiais ao clinquer ajuda
a reduzir sua disposição como passivos no meio ambiente, através da adequação do forno de
cimento como uma ferramenta de Gestão Ambiental; (f) tecnologia – é um processo que hoje
dispõe de tecnologia de ponta no mercado nacional e internacional; (g) atendimento aos
requisitos legais – é atividade regulamentada em nível federal e estadual conduzida de forma
segura e monitorada; (h) a diminuição da produção – o resíduo compete com a farinha durante
no interior do forno com relação a volume, já que a capacidade de processamento do forno é
limitada pelo nível de oxigênio que ele dispõe para realizar a combustão completa; (i) o
aumento de variáveis no processo produtivo – a estabilidade do forno é comprometida por
todos os fatores interagem com ele; (j) a elevação de requisitos legais aplicáveis – as
exigências legais aumentam a responsabilidade da empresa perante aos órgãos ambientais
responsáveis e as leis vigentes; (l) o alto custo de implantação – alto custo dos equipamentos
de forma geral, mas principalmente com instalações físicas de armazenamento.
Um aspecto do coprocessamento para as fábricas de cimento é a geração de receita
pela aquisição do resíduo, já que as indústrias geradoras pagam para que esse resíduo receba
tratamento adequado, contudo a fábrica de cimentos é que arca com os custos do frete. Como
a unidade produtiva em questão não é estrategicamente localizada para esse processo, sua
principal vantagem com relação à amortização de custos de produção é a própria substituição
de combustíveis para a geração de energia, quando o lucro que seria gerado pela aquisição de
resíduo é absorvido pelos custos com frete.
Quanto aos critérios para a operacionalidade da cadeia de coprocessamento, é
imprescindível destacar que ela é influenciada por diversas variáveis que afetem seu
desempenho, nem sempre facilmente controláveis ao ponto de evitar que ocorram as falhas
que afetam seu desempenho. Enumeram-se a seguir as principais variáveis, ressaltando que o
principal agente de observação é o forno: (a) processo de fabricação estável – o forno precisa
estar operando estavelmente e atendendo aos padrões de qualidade, já que uma das premissas
para o forno coprocessar resíduos é não afetar a qualidade do clinquer que sai do forno; (b)
equipamentos de medição em operação (analisadores de gases, medidores de temperatura, de
pressão, de fluxo, entre outros) – os equipamentos que controlam as variáveis que restringem
a produção do forno devem estar atuando satisfatoriamente; (c) mistura de resíduo de acordo
com as exigências operacionais (poder calorífico, índice de voláteis e outros elementos
químicos, entre outros) – o mix de resíduos deve propiciar uma boa geração de energia
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térmica; (d) mistura de acordo com as exigências legais (tamanho médio do material,
composição química, origem dos resíduos, entre outros) o mix de resíduos deve também
atender as especificações legais em regularidade com as normas ambientais; (e) produção real
acima de 90 toneladas por hora (90 t/h); (f) nível de oxigênio maior que 0,5%, e, menor que
9,9% na câmara de fumaça; (g) temperatura da entrada do eletrofiltro inferior a 200º; (h) se o
eletrofiltro estiver desligado, a cadeia não opera; (i) emissão de particulado do eletrofiltro
controlado.
Segundo dados do OEE – Overall Equipment Effectiveness,a principal cadeia
produtiva que afeta o processo de coprocessamento, é a cadeia Forno, que por sua vez é
influenciada pelos dispositivos de segurança (eletrofiltro, analisadores de gás) e é
interdependente das cadeias moagem de cru e moagem de coque, portanto ela depende
fortemente da estabilidade do processo de fabricação de cimento como um todo. Daí a
importância de se realizar estudos constantemente (a considerar que os processos produtivos
têm uma estabilidade sazonal, ou seja, devido às inúmeras variáveis e a infinidade de falhas
ao qual o processo está sujeito) a fim de otimizar a produção , visando a maior produtividade
das cadeias, que implica, por sua vez, redução de problemas operacionais causados por seus
equipamentos e insumos.
4.3. Gestão de resíduos na unidade produtiva
Os melhores resíduos coprocessados para geração de calor são provenientes de
indústria do ramo de Metalurgia, pneus, Siderurgia, Química, Energia Elétrica, Petroquímica,
Auto-Motores, Alumínio, Papel & Celulose e Embalagens.
A Gestão de Resíduos adquiridos destinados ao coprocessamento segue o seguinte
fluxo: desenvolvimento e homologação de fornecedores; teste industrial; licenciamento
ambiental e de operação; planejamento e programação de recebimento de cargas; estocagem;
adequação das matérias-primas à nova mistura; mistura e queima do resíduo; emissão de
certificados de destruição de resíduos.
As fases de desenvolvimento e homologação de fornecedores e planejamento e
programação de recebimento de cargas são atividades desenvolvidas pela área corporativa e
as demais são de responsabilidade da área operacional. Outras áreas também são envolvidas,
como o Planejamento e Controle de Produção (PCP), responsável pela compilação e manuseio
dos dados referentes a queima de resíduos (percentual de substituição, volume de resíduo
queimado, eficiência de queima, entre outros) e a área de Logística, responsável pelo
transporte dos resíduos.
A gestão de resíduos internos destinados ao coprocessamento é aqui descrita com base
em observação realizada pela autora. Ela segue o seguinte fluxo: (1º) o resíduo é coletado e
armazenado em recipientes próprios; (2º) os resíduos remanescentes do processo industrial
são reintroduzidos diretamente no (início do) processo; (3 º) os resíduos gerados nas demais
atividades da fábrica são encaminhados para uma central de triagem; (4º) os resíduos são
então classificados conforme a permissibilidade para o coprocessamento; (5º) os resíduos
apropriados ao coprocessamento são encaminhados para o forno e são introduzidos
diretamente na caixa de fumaça em forma de charutos, seguindo uma programação; (6º) os
resíduos que não são não podem ser coprocessados são então encaminhados para tratamento
externo em empresas especializadas.
Salienta-se que a gestão de resíduos gerados internamente segue um fluxo diferente da
gestão de resíduos externos e fica a cargo da área de SSMA – Saúde, Segurança e Meio
Ambiente.
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4.4. Sistemática de manutenção para a cadeia de coprocessamento de resíduo
A maneira como os equipamentos são tratados com relação à execução de
manutenções determina sua eficiência no processo quanto a disponibilidade de operação desse
equipamento, que por sua vez está diretamente relacionada com a sistemática aplicada
(manutenção corretiva, preventiva, preditiva), quando consta que a melhor maneira de se
combater as falhas é evitá-las.
Embora exista o planejamento semanal para realização de manutenções na cadeia de
coprocessamento, o plano de manutenção não é efetuado sistematicamente de maneira
preventiva como previsto. A cadeia só pára quando é necessário fazer algum ajuste. Isso
também se dá devido à própria acirrada demanda da rotina da equipe de manutenção para
atender todas as cadeias produtiva. Fica evidente que as sistemáticas de manutenções só se
efetivam em razão de quebra e consequente paragem do equipamento, quando a ação para
resolução do problema é de caráter corretivo ao invés de uma atuação preventiva, o que
acontece devido à priorização da equipe de manutenção para o atendimento às demais cadeias
produtivas em razão da necessidade de atender o plano de produção.
4.5. Análise das paradas não programadas na cadeia de coprocessamento
A descrição quantitativa das paradas não programadas possibilitou maior
esclarecimento dos problemas que acometem a redução da produção e consequentemente,
perda de produtividade da cadeia e de eficiência dos equipamentos engajados no processo
produtivo. Para tanto, identificaram-se de maneira ampla os motivos dos problemas
decorrentes e, em seguida, os motivos descritos de maneira específica.
Todos os dados referentes à análise de paradas não programadas neste tópico e seus
subtópicos foram obtidos através da análise do OEE.
4.5.1. Paradas não programadas: motivos gerais
Inicialmente foram analisadas três variáveis para uma visualização geral: (a) material –
um dos principais agentes causadores de paradas na cadeia é o material que ela processa
aliado a fatores como umidade elevada, granulometria inadequada ao processo, compactação
dos resíduos; (b) equipamento – são os equipamentos que estão mais suscetíveis a ocorrência
de falhas; (c) externo – são as paradas que ocorrem por motivos externos à cadeia de
coprocessamento, podendo ou não ter correlação com ela.
A interação da cadeia com os demais processos, como também a existência de
condições imprevisíveis ao processo de produção de cimento como um todo são principais
agentes desse tipo de paradas. Em segundo plano, há a ocorrência de problemas ligados
diretamente às falhas nos equipamentos, que exigem a atenção da equipe de manutenção
especialmente para corrigir essas falhas de forma que possam operar da maneira mais
eficiente. Por fim, as paradas causadas pelo material processado (ou seja, pelos resíduos).
4.5.2. Paradas não programadas: material
Há três tipos de resíduos utilizados hoje para geração de energia térmica: o pneu
(picotado a uma granulometria de 50 mm), o resíduo Utarp (semelhante à argila e de
coloração escura) e o Silcon (caracterizado principalmente por plástico picotado em partículas
pequenas). O mix de resíduo é geralmente composto pela homogeneização de dois tipos de
resíduos para obter o melhor poder calorífico inferior (PCI) que é determinada por sua
composição.
O principal efeito do material no processo é o entupimento de componentes dos
equipamentos por uma série de motivos, das quais, destacam-se: (a) umidade elevada no
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resíduo devido falta de norma interna que especifique um controle de qualidade para o
material adquirido; (,b) transporte inadequado que contribui para o acúmulo de água durante o
trajeto do material em períodos chuvosos; (c) granulometria inadequada ao processo devido
ao tamanho das partículas ser maior que o especificado em contrato; (d) aspecto do físico do
resíduo Utarp, que causa compactação de material promovendo a formação de “borras”
elásticas devido a sua consistência pastosa; (e) mistura inadequada do resíduo (mix): quando a
homogeneização do material não ocorre de forma eficaz, a predominância das características
físicas de um determinado resíduo causa perturbações durante o processo, que se torna
instável; (f) aglomeração (formação de torrões) do material devido o elevado tempo de
armazenamento. (g) a maior conseqüência dos problemas causados pelo resíduo é o
entupimento de componentes dos equipamentos, principalmente os de entrada e saída – shuts.
4.5.3. Paradas não programadas: equipamentos
A descrição dos equipamentos que são afetados por condições adversas aponta os que
apresentam falhas capazes de cessar o processo, até que sejam realizadas intervenções para
que volte a operar normalmente. São eles: (a) correias transportadoras – correias
transportadoras inadequadas ao projeto e componentes inadequados são os maiores
causadores de paradas nos processos causam efeitos como o desalinhamento de correias,
poluição na área devido aos raspadores de limpeza das correias serem ineficientes, falta de
sensores de níveis de material, falhas nos auto-alinhadores; (b) balança dosadora –
entupimento no cone do pré-silo da balança devido ao posicionamento das células de carga
que provocam acúmulo de material; (c) tremonha de alimentação – saída da tremonha de
alimentação inadequada, causando entupimento por resíduo no equipamento.
4.5.4. Paradas não programadas: motivos externos à cadeia
As principais paradas por motivos externos à cadeia são causadas por: (a) poluição
(emissão de particulado elevada) causada pelo descontrole na temperatura dos gases da torre
de arrefecimento devido a deficiência no arrefecimento e umidificação dos gases, bem como a
deficiência na separação de pó pelo eletrofiltro, lembrando que uma das condições básicas
para a operação da cadeia de coprocessamento é o funcionamento e estabilidade de operação
do eletrofiltro; (b) desligamento do eletrofiltro: causado pela queima incompleta do
combustível, o que provoca a formação do monóxido de carbono (CO), componente
altamente explosivo. Como o eletrofiltro é um equipamento que atua por tensão elétrica, os
sensores ao captarem o alto nível de CO, desligam o eletrofiltro por segurança (a queima
incompleta ocorre devido ao excesso de combustível, por baixa temperatura de queima, pela
deficiência de oxigênio no processo, que por sua vez pode ser causada por uma grande
quantidade de farinha alimentada no forno, pelo excesso de combustível e pela formação de
colagem dentro do forno); (c) forno instável: a estabilidade dos parâmetros operacionais do
forno é condição básica para operação da cadeia; (d) forno parado: a cadeia de
coprocessamento não atua sem o forno, já que ele é o equipamento que promove o
processamento final do resíduo; (e) qualidade do clinquer: quando o forno não está
produzindo nos limites estipulados de qualidade, a cadeia pára, a fim de se reduzir o número
de variáveis no processo; (f) condições climáticas: o período chuvoso afeta a boa operação da
cadeia, pois aumenta a quantidade de piques de energia elétrica, a umidade afeta os
equipamentos, principalmente os roletes de apoio das correias transportadoras que perdem sua
eficiência; (g) energia elétrica: é o fator que afeta todas as cadeias de forma geral, quando
falta energia ou mesmo quando há ocorrência de piques, o forno pára; (h) equipamentos
externos: paradas causadas por equipamentos que não tem influência direta, causadores de
reações em cadeia; (i) falta de indicação do opacímetro: o opacímetro mede os níveis de
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emissões de gases nocivos à saúde humana e ao meio ambiente, sem ele o coprocessamento
não pode atuar.
A estabilidade de cada cadeia produtiva está ligada com a estabilidade das demais. Ao
levar em consideração esse interatividade entre os processos, observa-se a importância da
busca pela manutenção de um processo produtivo estável. A extrema priorização de alguns
setores pode prejudicar a eficiência do processo como um todo quando não são tomadas as
medidas necessárias que uma dada circunstância exija.
4.7. Medidas preventivas na busca pela resolução de problemas
A busca por novas alternativas para a resolução eficaz de problemas deve iniciar com
estudo de todos os problemas que afetam o processo, sejam eles corriqueiros ou crônicos, para
que se possa ter uma visão geral dos quadros, coletar e processar informações. Nesse sentido,
realizou-se um levantamento de ações para solucionar esses problemas.
A resolução de problemas na cadeia de coprocessamento requer o envolvimento de
caráter interdisciplinar e focado de todo o pessoal envolvido direta e indiretamente no
processo produtivo. À equipe de logística cabe o desenvolvimento de ações junto aos
fornecedores, de forma que estes estejam cientes da necessidade de se entregar um produto de
qualidade, que atenda as especificações para as quais o processo produtivo está adaptado,
especialmente, quanto à granulometria do resíduo e teor de umidade. À equipe de manutenção
cabe a adoção de um plano de manutenção de medidas preventivas que possibilite o melhor
desempenho dos equipamentos e a redução da quantidade e de tempos setups e de ajustes
devido a quebras de equipamentos. E à equipe de operação que vivencia diariamente com uma
infinidade de variáveis que afetam o processo, cabe a anotação e o apontamento dessas
anomalias, de forma que a equipe de Gestão de Manutenção e Produção possa a ter maior
visibilidade sobre esse processo, de forma que se possa desenvolver um maior número de
ações em prol deste.
A ferramenta de gestão mais importante para as áreas de Manutenção e Produção na
Unidade Produtiva de Bodoquena é o OEE - Overall Equipment Effectiveness, que permite
visualizar todos os indicadores de produtividade, eficiência dos equipamentos, número de
horas de operação, motivos das paradas e a quem cabe a resolução da anomalia.
A importância do controle operacional como o método que busca a otimização dos
processos, embora dotado de complexos procedimentos que abrangem as mais diversas áreas
de atuação, se reflete em ganhos econômicos viabilizados por uma adequada sistemática de
manutenção dos equipamentos, pela otimização do consumo de insumos, pelo máximo
controle de variáveis durante o processo (dentre outras) na busca constante por melhores
resultados operacionais para o aumento da produtividade.
A necessidade de conceber e operacionalizar o processo de maneira específica e
centrada é fundamental para desenvolvimento de conhecimento técnico que inevitavelmente
leva ao conhecimento de todo o processo de forma integrada. Isto ocorre com a busca pelo
conhecimento todas as variáveis que influenciam o processo, como também as variáveis de
um processo específico sobre os demais. Portanto, a macrovisualização de todos os processos
de forma integrada também é um importante método na busca por tratativas aos problemas
considerando que, se os aspectos negativos provocam reações em cadeia, certamente os
resultados assertivos prospectarão bons resultados por esse mesmo meio. Raramente, nesses
casos, a solução será apresentada por poucos. A junção de conhecimentos específicos entre
áreas quando somados em prol da resolução de problemas propiciará a resolução localizada de
problemas, mas que beneficiarão o processo produtivo conjuntamente.
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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A principal limitação para o desenvolvimento da pesquisa foi a obtenção de
informações do tema “coprocessamento” de maneira específica, já que é muito pouco citado
em livros. Por este motivo, o tema foi pesquisado, em publicações acadêmicas, alguns sites de
organizações ambientais e no site da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland).
Propõe-se à empresa, diante das constatações que foram apresentadas, aumentar o
nível de envolvimento dos profissionais de manutenção e operação no processo de
coprocessamento. Desta forma, talvez seja possível, encontrar saídas mais razoáveis e
eficazes para a resolução dos problemas, tendo em vista, que são esses profissionais quem
detêm maior conhecimento sobre as particularidades do processo, e, assim, possam propor a
implementação de melhorias.
Como sugestão para novas pesquisas, pode-se considerar um estudo que viabilize a
implementação de ações necessárias à melhoria do processo na cadeia de coprocessamento.
Um estudo mais aprofundado das diversas variáveis que o afetam e a análise do
coprocessamento sob uma ótica sócio-ambiental, já que suas características são de inegável
valor a sustentabilidade das empresas como um negócio rentável e legalmente amparado.
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