TEMOS PRONTO - portfólio PTI/PTG - "Uma usina de açúcar e etanol”- ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 2022 - WHATSAPP (88) 99867-4804
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Curso: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Semestre: 9/10º
Prezados(as) Alunos(as),
Sejam bem-vindos a este semestre!
A proposta de Produção Textual Interdisciplinar em Grupo (PTG) terá como temática “Uma usina de açúcar e etanol”. Com essa temática objetivamos possibilitar a vocês, estudantes, a aprendizagem interdisciplinar de conteúdos contemplados nas disciplinas desse semestre.
Neste trabalho vocês
desenvolverão a atitude de investigação e prática, sistematizando
julgamentos baseados em
critérios e padrões qualitativos e quantitativos relacionados a uma situação
geradora de aprendizagem (SGA) e embasados em conhecimentos construídos em cada
disciplina.
SITUAÇÃO FERADORA DE
APRENDIZAGEM (SGA)
No Brasil,
a cana-de-açúcar se destaca por ser a matéria-prima com maior rendimento para
produção de açúcar e etanol, sendo responsável por 43% da exportação de açúcar
mundial. E será que existem muitas diferenças entre os processos produtivos do
açúcar e do etanol? Para essa pergunta, vamos conhecer a Usina Monte Dulce e
seus respectivos processos.
A Usina de
açúcar e etanol Monte Dulce é uma empresa familiar à qual iniciou suas
atividades no final da década de 80. Ela está localizada em na cidade de Pirassununga-SP
e trabalha com as duas vertentes de produtos e distribuição (açúcar e etanol) e
conta com o apoio de 94 colaboradores em sua totalidade (produção e
administrativo). Para entender melhor os problemas pelos quais a “Monte Dulce”
está passando, vamos conhecer o processo da usina desde a colheita da cana.
A
cana-de-açúcar, após colhida, chega na usina por meio de caminhões. No parque
industrial, o caminhão é pesado em uma balança que tem como objetivo precisar a
quantidade de cana que ele carrega. O próximo passo é a análise da quantidade
de açúcar que aquela cana específica possui.
Isto é feito com a retirada de uma pequena amostra do carregamento por
meio de sondas que podem ser oblíquas ou horizontais. A amostra da cana é
direcionada para um laboratório que diagnosticará o índice de ATR (Açúcares
Totais Recuperáveis), ou seja, a quantidade de açúcar efetiva que aquela cana
possui.
Depois de
pesada, a cana poderá ter dois destinos distintos: encaminhada diretamente para
a mesa alimentadora da usina onde, se colhida manualmente, poderá ser lavada ou
ventilada para a remoção das impurezas, ou, no caso da cana colhida
mecanicamente, segue direto para a moenda ou difusor. Algumas usinas trabalham
com pátios de recepção de cana e estocagem, onde a cana é depositada ou fica
aguardando nos próprios caminhões até ser encaminhada à mesa alimentadora.
Os passos
seguintes consistem em preparar a cana para a extração do caldo aumentando
assim sua densidade e capacidade de moagem. Neste processo, objetiva-se também
romper as células para a liberação do caldo nelas contido. Assim, a cana é
passada por um jogo de facas num processo de preparação até entrar em um
desfibrador onde 85 a 92% de suas células são rompidas, o que facilitará a
extração do caldo.
Constituída
basicamente de fibras e caldo, o que interessa para a cadeia produtiva da
canade-açúcar é o açúcar contido na matéria-prima que se encontra dissolvido no
caldo. Portanto, o objetivo principal é extrair o máximo de caldo da cana. A
extração do caldo ocorre por duas diferentes técnicas: a utilização de moendas
ou por meio de um difusor de cana.
Nas
moendas, formadas por vários ternos com dimensões diferentes, a cana é
esmagada. Cada terno, ou “castelo” como também são conhecidos, possui quatro
rolos principais denominados rolos de entrada, rolo superior, rolo de pressão e
rolo de saída. No primeiro terno, são
extraídas as maiores quantidades de caldo. Depois disso, a cana é embebecida
com água e passa pelos demais ternos até que cerca de 94 a 97% do seu caldo
seja extraído. O número de ternos varia de quatro a sete. Outra forma de
extração do caldo é o difusor de cana onde a extração ocorre por meio da
ruptura das células no preparo da cana onde se encontra a sacarose e a lavagem
destas com água ou caldo da própria cana.
Neste
processo, os índices de extração podem chegar a até 98%. Após a extração do
caldo, o processo se divide em três diferentes estágios. De um lado, o bagaço
que sobra é dirigido para uma esteira, ou direcionado diretamente para as
caldeiras onde será queimado e seu vapor transformado em energia, em um
processo conhecido por cogeração de energia ou bioeletricidade. As usinas
brasileiras são autossuficientes em energia no período da safra e ainda
exportam um excedente para as redes de distribuição vendendo, assim, créditos
de carbono em conformidade com o protocolo de Kyoto.
Cada
tonelada de cana processada gera em média 260 quilos de bagaço e a energia
cogerada pode acionar as moendas dos processos elétricos ou o vapor utilizado para
o acionamento que transforma energia térmica em mecânica. Depois de extraído o caldo da cana, o próximo
passo será um tratamento neste caldo que tem como finalidade a retirada de
impurezas solúveis e insolúveis nele encontradas. O tratamento pode ocorrer em
várias fases desde a passagem deste caldo por peneiras, por meio de força
centrífuga para separar os materiais sólidos do líquido, pesagem do caldo,
permitindo melhor controle químico do processo e tratamento químico do caldo.
Depois de tratado, o caldo pode ser encaminhado para a fabricação de açúcar ou
de etanol. No primeiro caso, o caldo passa por um processo conhecido como
“sulfitação”, que tem por objetivo inibir reações que causam formação de cor
como, por exemplo, o escurecimento do caldo, coagulação de coloides e ainda,
diminuir a viscosidade do caldo. Após isso, o caldo é submetido à calagem que
tem como objetivo diminuir o PH e eliminar corantes. Enfim, o caldo é preparado
para a próxima fase: o aquecimento.
Nela, o
caldo é aquecido à aproximadamente 105 ºC com a finalidade de acelerar e
facilitar a coagulação aumentando a eficiência da decantação e possibilitando a
degasagem, ou seja, a retirada dos gases que ainda possam constar neste caldo
que está sendo preparado. Depois de aquecido, o caldo é purificado em um
processo chamado decantação ou clarificação.
O caldo
decantado é retirado da parte superior de cada compartimento e enviado ao setor
de evaporação para concentração. As impurezas sedimentadas constituem o lodo,
que normalmente é retirado do decantador pelo fundo e enviado ao setor de
filtração para que o açúcar ainda existente neste lodo possa ser retirado. Na sequência, o caldo passa por evaporadores
para ser depois cozido, cristalizado, centrifugado e secado. Depois deste processo,
o açúcar, que pode então ser refinado ou ganhar outras formas e especificações
é ensacado, pesado e armazenado até ser transportado para o mercado
consumidor.
Já no caso
do etanol, após passar pelo tratamento primário de peneiramento, o caldo é submetido
a um tratamento mais complexo que implica na adição de cal, aquecimento e
posterior decantação, ou seja, um tratamento semelhante àquele utilizado na
fabricação do açúcar. Livre de impurezas e devidamente esterilizado o caldo
está pronto para ser encaminhado para a fermentação onde os açúcares são
transformados em álcool. As reações ocorrem em tanques denominados “dornas de
fermentação”.
O tempo de
fermentação varia de seis a dez horas e ao final deste período, praticamente
todo o açúcar já foi consumido com a consequente redução da liberação de gases
e multiplicação do fermento. Após a fermentação, o caldo agora chamado de
“vinho”, é enviado à centrífugas para a recuperação do fermento que é tratado
novamente e utilizado para a continuidade do processo fermentativo.
O
excedente de fermento pode ser encaminhado para a secagem dando origem a um
novo produto: a levedura seca que será comercializada como complemento
alimentar animal ou humano como fonte de proteínas. O “vinho” centrifugado é
encaminhado para a destilaria, processo este que se utiliza dos diferentes
pontos de ebulição nas diversas substâncias voláteis presentes, separandoas. A
operação é realizada com o auxílio de colunas distribuídas em vários
troncos.
Uma coluna
tem por finalidade esgotar a maior quantidade possível de álcool do seu produto
de fundo, que é denominado vinhaça. Após extraído o álcool, essa vinhaça,
composta basicamente de água e sais minerais, ainda é utilizada na agricultura
como fertilizante.
O álcool,
produto final dos processos de destilação e retificação é chamado de álcool
hidratado, uma mistura binária por ser composto tanto por álcool (96%) quanto
por água (4%). Este álcool hidratado pode ser comercializado desta forma ou
passar por um processo de desidratação transformando-se no álcool anidro, que é
utilizado no Brasil como aditivo para a gasolina. Depois de pronto, o álcool
produzido é armazenado em tanques de grande volume situados nos parques
industriais para serem embarcados e enviados aos seus respectivos pontos de
vendas. Diante disso, a Figura 1, ilustra um modelo de cadeia produtiva da
cana-de-açúcar.
Figura 1 – Cadeia produtiva da
cana-de-açúcar
Fonte: OLIVEIRA, 2017. Disponível em:
https://www.researchgate.net/publication/321479558_Investimentos_no_setor_sucroenergetico_analise_do_perfil_das_operac
oes_automaticas_de_financiamento_contratadas_com_o_sistema_BNDES_no_periodo_de_2000_a_2015
Após o
entendimento de todo o processo da usina “Monte Dulce”, você e sua equipe foram
contratados para prestar serviços de consultoria para a Usina. Após algumas
análises preliminares, vocês perceberam que a usina deve estar com a questão
orçamentária em dia, ou seja, a empresa deve ter um planejamento financeiro
adequado, entender seus custos de produção, entre outros. Também é necessário
verificar a capacidade de produção, para isto será necessário saber qual que é
o tempo de produção.
Para que a
família dona da Usina fique satisfeita com os serviços prestados, vocês deverão
resolver os passos a seguir e apresentar os resultados.
Agora, é com vocês!
Bom trabalho!
Passo 1:
Conforme
descrito na situação geradora de aprendizagem, a Usina “Monte Dulce”, possui
processos complexos para obter seus produtos finais (açúcar e álcool). Logo,
para que a “Monte Dulce”, tenha eficiência em sua produção é necessário que
seus colaboradores tenham o devido conhecimento de suas atribuições, além de
ter equipamentos, máquinas, tecnologia da informação e uma gestão adequada para
aumentar sua produtividade.
Portanto,
você e sua equipe devem auxiliar a Usina “Monte Dulce”, nos seguintes questionamentos:
1.1) Vocês
devem esclarecer para a alta administração da “Monte Dulce”, que o conhecimento
é fundamental em toda e qualquer empresa, logo, devem explicar o que é o
conhecimento explícito e o conhecimento tácito, além de explicar as dimensões
cognitivas e técnicas do conhecimento tácito.
1.2)
Sabe-se que a espiral do conhecimento mostra como se dá a criação do
conhecimento mediante a interação dinâmica entre conhecimento tácito e
conhecimento explícito. De acordo com Takeuchi e Nonaka (2008), que a conversão
do conhecimento pode ser representada por um ciclo, que geralmente é
referenciado como modelo SECI ou espiral SECI (sigla originada das iniciais
socialização, externalização, combinação e internalização do conhecimento.
Portanto, explique as etapas desse modelo:
Socialização:
Internalização:
Externalização:
Combinação
1.3)
Sabendo que a Usina “Monte Dulce” possui concorrentes, logo ela precisa tomar
decisões rápidas e assertivas. Nesse contexto, a tecnologia da informação
possui um papel fundamental para as organizações manterem vantagem competitiva
perante a concorrência. Portanto, você e sua equipe, analisaram e indicaram que
a Usina “Monte Dulce” tenha um sistema de BI (Business Intelligence ou Inteligência de Negócios). Agora, vocês
devem explicar para a alta administração da Usina “Monte Dulce” o que é o BI e
como ele pode contribuir nas tomadas de decisões.
Bibliografia recomendada:
AKKARI, Alessandra Cristina Santos. Gestão
do conhecimento e da tecnologia da informação.
Londrina : Editora e
Distribuidora Educacional S.A., 2018.
Passo 2:
1- Você e
sua equipe de consultoria, ao visitarem a Usina "Monte Dulce”, detectaram
a necessidade de realizar um estudo de tempo e métodos em uma das operações
manuais (realizada apenas por um operador) da usina, de modo a aumentar a
produtividade dessa operação. Esse estudo de tempos e métodos teve como
objetivo definir o tempo padrão e por meio deste, definir a capacidade
produtivo desse setor em estudo.
Diante
disto, você e sua equipe realizaram 30 tomadas de tempos (em minutos), conforme
demonstra a tabela 1.
Tabela 1 - Tempos cronometrados em
minutos
|
5,45 |
5,38 |
5,54 |
5,62 |
5,41 |
|
5,37 |
5,5 |
5,27 |
5,42 |
5,18 |
|
4,98 |
5,23 |
5,86 |
5,21 |
5,74 |
|
5,25 |
4,92 |
4,97 |
5,14 |
5,55 |
|
5,68 |
5,35 |
4,95 |
5,33 |
5,12 |
|
5,67 |
5,45 |
5,12 |
4,99 |
5,21 |
Fonte: elaborada pelos autores.
OBS: O expediente de trabalho é de 8 horas por turno e a usina opera em um
único turno.
Diante dos valores apresentados
na tabela, agora é necessário calcular:
1.1) O Tempo Médio (TM).
1.2) O Tempo Normal (TN).
OBS: Para o FR (Fator de Ritmo) utilizar o valor de 95% (0,95)
1.3) O Fator de tolerância
(FT).
OBS: Para a tolerância total, considerar o tempo de 180 minutos.
1.4) O Tempo Padrão (TP)
2 –
A Usina Monte Dulce, apesar de ter bastante processos mecanizados e
automatizados, conta com colaboradores para realizarem determinados processos.
Logo, vocês devem explicar para a alta administração a importância em se
analisar a Carga de trabalho.
Bibliografia recomendada:
PINTO, Valdir Rogério Corrêa. Engenharia de métodos. Londrina:
Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2016.
Passo 3:
As
organizações são formadas por pessoas, logo é essencial planejar o valor que
será gasto em mão de obra na organização. O orçamento de mão de obra tem o
objetivo de quantificar e monetizar todos os gastos relacionados a demanda de
mão de obra para a produção de um bem ou serviço, bem como a mão de obra
exigida nas operações dos departamentos de apoio (administrativo, comercial,
financeiro, etc...). A mão de obra pode ser classifica em mão de obra direta
(MOD) e em mão de obra indireta (MOI).
Segundo
Hoji (2018) o orçamento de mão de obra direta (MOD) busca determinar a
quantidade e o valor total de horas de mão de obra que está relacionada
diretamente com a produção. Por outro lado, a mão de obra indireta está
relacionada as atividades de supervisão e de apoio à produção, mas que não tem
relação direta com o produto, porém, é essencial para a sua fabricação e comercialização.
E você, na
qualidade de consultor, em uma reunião com a empresa Monte Dulce, deverá
calcular os gastos total que a empresa terá no próximo ano com a mão de obra
(mão de obra direta + mão de obra indireta).
A Monte
Dulce para produzir o açúcar refinado, precisa de uma equipe que custa R$700,00
por hora de produção. Para produzir 1 toneladas desse produto, é necessário
0,25 horas de produção. A Usina de açúcar e etanol Monte Dulce pretende vender
cerca de 20.000 toneladas sob encomenda no próximo ano e gostaria de orçar os
gastos com Mão de Obra Direta (MOD) e com (MOI). A empresa conta ainda com um
gerente de produção que custa 2% de cada tonelada produzida.
Com as
informações apresentadas, espera-se que você realize o orçamento de mão de obra
para a empresa Monte Dulce para os próximos seis meses.
Para resolução dessa atividade,
segue uma sugestão para preenchimento:
Bibliografia recomendada:
PADOVEZE, Clóvis Luís. Planejamento
orçamentário. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2010. (Minha Biblioteca).
Passo 4:
O bagaço
da cana-de-açúcar, considerado um subproduto, é o maior resíduo da
agroindústria brasileira. Estima-se que, a cada ano, sobrem de 5 a 12 milhões
de toneladas deste material, que corresponde a aproximadamente 30% da cana
moída. As próprias usinas utilizam de 60% a 90% do bagaço produzido como fonte
energética (substitui o óleo combustível no processo de aquecimento das
caldeiras) e para a geração de energia elétrica.
Os proprietários
da usina sempre se preocuparam na redução e aproveitamento dos resíduos
oriundos do processo de extração do caldo da cana-de-açúcar. Assim, nesta etapa
do projeto, você e sua equipe terão de explicitar alguns questionamentos a
respeito da utilização do bagaço de cana, já que a usina tem apresentado
elevado custo para destinar adequadamente os resíduos, podendo tratá-los
internamente. Dessa forma:
a) Explique o que são fonte
alternativas de energia e quais as suas perspectivas. Cite 3
exemplos descrevendo suas
principais aplicações, vantagens e desvantagens.
b) Explique o processo de
cogeração de energia ou bioeletricidade. Esse processo pode ser
considerado como fonte
alternativa de energia? Por quê?
c) O bagaço tem sido utilizado em
outras aplicações em nosso cotidiano, fora a geração de
energia e adubagem. Cite pelo
menos duas aplicações e suas características.
Bibliografia recomendada:
http://www.biomassaworld.com.br/wp-content/uploads/2016/04/a-importncia-da-utilizao-dobagao-de-cana-de-acar.pdf,
acesso em 23/06/2022.
https://revistapesquisa.fapesp.br/propriedades-do-bagaco-da-cana-de-
acucar/#:~:text=O%20baga%C3%A7o%20da%20cana%2Dde,maior%20res%C3%ADduo%20da%20ag
roind%C3%BAstria%20brasileira.&text=As%20pr%C3%B3prias%20usinas%20utilizam%20de,a%20ge
ra%C3%A7%C3%A3o%20de%20energia%20el%C3%A9trica. Acesso em 23/06/2022.
Passo 5:
Na visão
da Engenharia de Produção, o Projeto de Fábrica, conceitualmente também
denominado de projeto do sistema produtivo, é um conjunto de questões
estratégicas estruturais que devem ser projetadas pelos Engenheiros de
Produção, visando criar uma vantagem competitiva de longo prazo para a empresa,
uma vez que os elementos principais do Projeto de Fábrica podem ser, nesta
fase, projetados e reprojetados para melhor posicioná-lo no mercado (NEUMANN,
2015).
Pensando neste contexto e na
nossa SGA, responda:
a. Quais
são as etapas que compõem o projeto de uma fábrica? Descreva cada uma delas.
Lembre-se de citar a(s)
fonte(s) de pesquisa no formato ABNT.
Bibliografia recomendada:
NEUMANN, Clóvis. Projeto de fábrica e layout. Rio de
Janeiro: Elsevier, 2015.
PANSONATO, Roberto. Projeto de fábrica e arranjo físico.
Curitiba: Contentus, 2020
POUND,
Edward S.; BELL, Jeffrey H., SPEARMAN, Mark L. A ciência da fábrica para gestores: como líderes melhoram o
desempenho em um mundo pós-Lean Seis Sigma. Porto Alegre: Bookman, 2015.
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