Relatório de Estágio Curricular III

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1 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA Departamento de Engenharia Mecânica Curso de Graduação de Engenharia de Materiais Acadêmico: Henrique Schmitz Concordo com o conteúdo deste: Relatório de Estágio Curricular III Florianópolis, maio de 2011

2 2 Klabin S/A Unidade de Embalagens Itajaí Rua Reinaldo Schmithausen, 2927 Bairro Cordeiros CEP: Itajaí SC Fone: Fax:

3 3 Agradecimentos À empresa Klabin S/A, em especial ao gerente geral Luiz Carlos Walendowsky e ao gerente industrial Pedro Paulo da Luz, por tornar possível a prática deste estágio curricular, no qual um grande conhecimento pessoal e profisional foram alcançados. A todos os colaboradores de estágio que direta ou indiretamente fizeram o estágio acontecer da melhor maneira possível. À coordenadoria de estágio do Curso de Engenharia de Materiais e todos seus membros, pela dedicação a esse sistema fantástico de curso, onde os acadêmicos têm a oportunidade de ter as mais distintas experiências. À minha família, pelo apoio e confiança a mim depositados. SUMÁRIO

4 4 1- Introdução Revisão Bibliográfica História do Papelão Ondulado Processo de fabricação do Papel Características do Papelão Ondulado Ensaios disponíveis na indústria de Papel Ondulado ATIVIDADES REALIZADAS Projeto de uma Escada mais adequada na área de Expedição Introdução Modelos Propostos Idéias Posteriores Projeto de um Pallete com melhor custo-benefício Objetivo Situação Atual Justificativa Propostas Orçamentos Times Internos de Melhoria Projeto de um Sistema de Fixação para o Alongador do Garfo da Empilhadeira Situação Atual CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS Anexo A Histórico da empresa Anexo B Cronograma de Estágio... 27

5 5 1- Introdução Este estágio visa relatar algumas das atividades realizadas pelo acadêmico Henrique Schmitz, no seu terceiro estágio curricular do Curso de Engenharia de Materiais, sob depêndencia da empresa Klabin S/A Itajai, com parceria com a Universidade Federal de Santa Catarina. O presente estágio ocorreu na empresa Klabin S/A, a qual é a maior produtora e exportadora de papel e celulose do Brasil. O estágio foi realizado na unidade de Itajaí SC, onde a unidade é de embalagens. Este teve ínicio em 31/01/2011 com término em 20/05/2011. As principais atividades realizadas foram concentradas na área de projetos e produção, onde o estagiário propôs mudanças para a empresa visando um maior lucro e pesquisas na área de palletes. Outra contribuição de maior volume foi dada aos Times Internos de Melhorias, onde o principal foco dos times participados foi a redução de refugo, o qual é fonte de enormes prejuizos para diversas empresas.

6 6 2. Revisão Bibliográfica 2.1 História do Papelão Ondulado A história do papelão ondulado vem evoluindo continuamente desde a metade do século XIX. Quando a primeira patente com os princípios básicos da corrugação foi criada em 1856, ninguém imaginaria que a embalagem de papel ondulado seria um fator importante para o crescimento da economia mundial até os dias de hoje. Para dar um exemplo específico, com a revolução era necessário transportar alimentos frescos por longas distâncias, que seria impossível naquela época sem o desenvolvimento das caixas de papelão ondulado. No início não passava de ficção científica, quando em 1871 Albert L. Jones achou a aplicação da patente para manufaturar papel corrugado, fazendo passar por dois rolos corrugadores aquecidos uma folha de papel umidecido. Não muito tempo depois, o americano Oliver Long fez uma importante descoberta. Verificou que uma folha plana colada ao papel ondulado mantinha sua forma e aumentava a resistência, denominou face simples. Com esta percepção de aumento da resistência, nasceu a indústria de papelão ondulado. A companhia chamada Thompson & Norris começou a trabalhar com as patentes em 1875, seguido por outra companhia, Robert Gair em Inicialmente ambas eram localizadas nos Estados Unidos e poucos anos depois na França, Inglaterra e Alemanha. A patente para a chapa de parede simples surgiu em 1889, iniciava-se a produção das primeiras caixas montadas, porém somente em 1895 começou de maneira regular nos Estados Unidos.

7 7 A indústria de papelão ondulado não decolou até Antes disso eram aplicadas taxas discriminatórias em sua utilização que dificultavam a passagem entre fronteiras de estados. Foi criada nesse ano uma comissão interestadual que legalizou e padronizou sua utilização criando condições para isso. Deste ponto em diante a indústria de papelão ondulado não olhou para trás novamente. Atualmente podem ser encontradas caixas de papelão em qualquer lugar, cada produto manufaturado é transportado e distribuido por todo o mundo graças a elas, com eficiência para o comércio. 2.2 Processo de fabricação do Papel No processo de transformação da madeira em pasta, que é a matéria prima para o papel, é necessária a separação da lignina, celulose e a hemicelulose que estão presentes na madeira. No processo de separação, processos químicos e mecânicos estão presentes. O processo químico é normalmente chamado de Kraft, que trata a madeira em cavacos com hidróxido de sódio e hidrossulfeto de sódio, que dissolve a lignina, liberando a celulose como polpa de papel de maior qualidade. Segue abaixo um resumo do processo de fabricação do papel. Floresta Plantação de árvores, que é a fonte primordial de matéria prima. Normalmente tem-se ou o pinus, ou o eucalipto. O pinus é o mais utilizado sendo aplicado nos mais diversos produtos, tanto caixas, sacos, certo tipos de papéis; entre outros. Já o eucalipto, por conter fibras curtas, diferentemente do pinus, é mais exclusivo a papéis de escritório, por facilitar a impressão sobre, tendo baixa resistência mecânica, inviabilizando a produção de caixas.

8 8 Colheita - As árvores são colhidas, descascadas, transportadas e lavadas e no final picada em cavacos de tamanhos que são determinados dependendo da utilidade final. Cozimento - No digestor os cavacos são misturados ao licor branco e cozidos a temperaturas de aproximadamente 160 C. O resultado é uma pasta marrom que é usada para fabricar papéis não branqueados. Branqueamento - A pasta marrom passa por reações com peróxido, dioxido de sódio, dioxido de cloro, ozônio e ácido e é lavada a cada etapa transformando-se em polpa branqueada. Secagem: A polpa branqueada é seca e enfardada para transporte ao destino do processo de fabricação numa máquina de papel, onde a celulose é seca e prensada até atingir a densidade [g/m²] desejada para o papel a ser produzido. Tratamento da lixívia e rejeitos da água o licor negro resultante do cozimento é tratado e os químicos são recuperados para serem usado como licor branco. Produção de energia A produção de energia vem de Turbo geradores que são movidos por vapor proveniente da caldeira. Segue um fluxograma simplificado do processo.

9 9 do Papel. Figura 01: Representação esquemática do Processo de Fabricação 2.3 Características do Papelão Ondulado A embalagem de papelão ondulado tem se tornado uma das embalagens de maiores sucesso já registradas. Patenteado em 1856, mantémse como uma invenção engenhosa até os dias atuais. Resistente, leve e de fácil obtenção, tem a maior parte de sua produção advinda da recuperação do

10 10 papel velho. Atualmente, ele é considerado como um resultado de todo mercado envolvido. Por exemplo, se a economia geral do país cresce, o setor de embalagens de papelão cresce também, o contrário também é valido. Isso ocorre, pois todos os produtos precisam embalagens resistente para serem transportados. Existem diversos modelos (espessuras) de chapas, e essa variação na espessura, tem influencia direta na resistência mecânica que a mesma terá. Uma tabela segue a baixo detalhando os diversos tipos. Lembrando também que é muito comum a união de dois modelos, fazendo-se então chapas AC, por exemplo, onde ocorre uma grande necessidade de resistência. Tabela 01: Tipos de onda e suas principais características. Tipos de Onda Espessura Média N de ondas por metro linear A 4,5 mm 110 a 116 B 2,5 mm 152 a 159 C 3,7 mm 123 a 137 E 1,3 mm 294 a 313 Existem diversos tipos de chapas, entre eles a face simples, formada por um elemento ondulado colado a um forro; o papelão ondulado de parede simples, contendo um miolo agregado a dois forros; e o de parede dupla, contendo três capas, colado a dois miolos intercalados. Segue abaixo os três modelos. Figura 2: Principais modelos de chapas na indústria de papel ondulado

11 Ensaios disponíveis na indústria de Papel Ondulado Ensaios são de extrema importãncia para toda indústria, pois é a partir deles que o controle de qualidade, que é extremamente exigido por clientes, é garantido. 1. Arrebentamento Ensaio realizado para determinar a resistência e qualidade das capas do papelão ondulado. 2. Cobb Ensaio realizado para determinar a absorção de água pelo papelão ondulado. 3. Compressão de Caixa Ensaio realizado para determinar a carga de colapso da caixa de papelão ondulado e sua relação direta ao empilhamento. 4. Compressão de Coluna Ensaio realizado em um corpo de prova para determinar o comportamento da caixa de papelão ondulado durante o empilhamento. 5. Concora Ensaio realizado para determinar a resistência do papel miolo. 6. Dimensões Ensaio realizado para determinar as dimensões internas da caixa de papelão ondulado. 7. Esmagamento Ensaio realizado para determinar a qualidade do papel miolo e as condições do cilindro corrugador da onduladeira.

12 12 8. Espessura Ensaio realizado para determinar o tipo de onda e as condições do cilindro corrugador da onduladeira. 9. Gramatura Ensaio realizado para determinar a massa por área de papel ou papelão ondulado. 10. Gramatura dos papéis componentes Ensaio realizado para medir a massa dos componentes do material (capa(s) e miolo(s)). 11. Porosidade Ensaio realizado para determinar o tempo necessário para que certa quantidade de ar atravesse o corpo de prova. 12. Ring Crush Ensaio realizado para determinar a resistência de cada componente do papelão ondulado (capa e miolo). 13. Umidade Ensaio realizado para determinar o percentual de água contida em uma amostra de papel ou papelão ondulado.

13 ATIVIDADES REALIZADAS 3.1 Projeto de uma Escada mais adequada na área de Expedição Introdução Devido a reclamações no quesito segurança na área da expedição, mais especificamente na enlonadeira, onde operadores operam o caminhão depois que os produtos estão dentro do mesmo, foi proposta uma melhoria. Uma potencial melhoria nessa área seria possível com a introdução de uma escada mais adequada. A situação atual é de uma escada simples, oferecendo riscos de quedas, e possíveis lesões, caso o operário não utilize os devidos equipamentos de segurança, que são normas na Klabin Modelos Propostos Diversos modelos foram propostos até chegar ao modelo mais apropriado para a situação. O último deles contém duas plataformas na mesma escada, possibilitando ao operador trabalhar em diferentes alturas. A plataforma mais alta seria utilizada para subir nos caminhões e a menor para operá-lo lateralmente. Segue um esboço do projeto apresentado, de lado para o caminhão.

14 14 Figura 3: Modelo de escada apresentado para a área da expedição A idéia dessa escada foi tida após a visualização de uma escada, que já existe, com apenas uma plataforma e então adaptada à situação da Klabin. Figura 4: Modelo preliminar de escada

15 Idéias Posteriores Após a apresentação do projeto, foi surgida a idéia de uma plataforma elevatória automática. A plataforma contaria com o benefício da maior segurança, porém apresentando problemas como custos mais elevados e futuros problemas de manutenção por conter um sistema eletrônico embutido. Atualmente, está sendo feito orçamento de ambos produtos para então decidir o melhor custo-benefício. O modelo de plataforma segue abaixo. Figura 4: Modelo de Plataforma para área da Expedição da Klabin Após os orçamentos definitivos será feita uma análise da melhor relação entre custo e benefício para então adquirir o produto mais indicado, melhorando a segurança do local.

16 Projeto de um Pallete com melhor custo-benefício Objetivo O objetivo desta frente foi o de desenvolvimento de um palete em substituição aos atuais, que forneça um custo-benefício mais adequado, para transporte interno das caixas e chapas de papelão ondulado na K.E. Itajaí Situação Atual Atualmente tem-se um gasto elevado mensalmente com paletes utilizados para o transporte interno de chapas de papelão ondulado. Os paletes atuais são feitos de madeira, ou papelão, porém estes apresentam diversos problemas com relação ao seu transporte, manuseio, durabilidade, resistência tanto mecânica quanto química, e segurança. Os paletes de papelão, que são a maioria na empresa, apesar de serem confeccionados a um baixo custo, apresentam baixíssima durabilidade, causando diversos transtornos durante o transporte dos paletes e inviabilizando o custo-benefício deste. Já os paletes de madeira, apresentam uma maior durabilidade, porém apresentam farpas que podem causar acidentes, aliados a vulnerabilidade às condições ambientais. Existem atualmente duas configurações geométricas de paletes na Klabin Embalagens de Itajaí. Uma delas, para cargas menores apresentando tamanho de 2000 mm x 1200 mm, e outro com para maiores cargas com dimensões de 2500 mm x 1100 mm Justificativa A principal justificativa para o desenvolvimento deste projeto é o gasto atual com os paletes utilizados, visto que a durabilidade destes é muito baixa e

17 17 o uso é grande e constante. Apesar de o valor destes paletes não ser expressivo, devido a grande demanda torna-se alto e consequentemente um fator significante em termos financeiros para empresa. Identificar um material de maior resistência aliados a um baixo custo que apresente vantagem em termos das condições já citadas seria de grande ajuda para atingir o objetivo citado reduzindo as despesas da empresa, aumentando seu lucro Propostas Diversos materiais foram propostos para o Projeto, com o auxílio de um croqui em programa de CAD. Porém, na etapa de busca de fornecedores, não foi possível encontrar fornecedores para todos os materiais propostos, e então outros materiais apareceram como possíveis candidatos; e ainda com outros desenhos realizados pelas próprias empresas. A primeira proposta tida foi de um Pallete de aço galvanizado para melhor durabilidade devido ao seu acabamento. A seguir foi tida uma proposta de um pallete de plástico em blocos de um fornecedor localizado nos Estados Unidos da América. Posteriormente, uma proposta de um pallete de plástico reciclado com fibras de madeira. Segue abaixo o modelo atual de pallete em CAD junto com os dois primeiros modelos de pallete propostos pelas empresas, já o terceiro não tinha um desenho para nos enviar.

18 18 Figura 5: Modelo de Pallete atual em CAD Figura 6: Primeira proposta de um pallete para substituição dos atuais

19 19 Figura 7: Segunda proposta de um pallete para substituição dos atuais Orçamentos Devido ao pallete de aço proposto ser muito pesado, o que dificultaria muito o manuseio interno na empresa, já que tem horas que o pallete é posto nos roletes manualmente, esse material ficou descartado. Foi entrado em contato com o fornecedor para tentar diminuir o peso, entretanto o mesmo afirmou não ser possível, para o mesmo resistir as 4 toneladas de Kg de compressão que é imposto. O segundo fornecedor, que produz os palletes em Blocos nos Estados Unidos, seriam necessárias três unidades para cada empilhamento. Devido à dificuldades que os mesmo terão nos roletes internos, se fará uma análise melhor nesse modelo de pallete após uma adaptação desses. Esse tipo de pallete tem um grande potencial, por ter sido desenvolvido especialmente para a indústria de papel ondulado. O terceiro fornecedor encontrado, que conta com um material de fibras com resina, foi o que possibilitou testar e atualmente está processando amostras desses palletes e enviará a empresa assim que puder. Segundo o

20 20 fornecedor, esse pallete é viável, pois dura cerca de 300x mais que o de papelão (atual na empresa), custando 20x mais. Devido para os palletes de plástico, nesse caso PP e HDPE, ser necessário um molde para o processo de injeção, e a baixíssima demanda desse tamanho de pallete, não foi conseguido nenhum fornecedor desses materiais, o que poderia ser viável, se alguma empresa contasse com um molde adequado, que custa mais de R$ ,00, inviabilizando a fabricação personalizada. 3.3 Times Internos de Melhoria Times Internos de Melhoria, conhecido como TIMs, fazem um papel extremamente importante, pois melhoram o processo produtivo, diminuindo o refugo, aumentando então substancialmente o lucro da empresa. Os TIMs contam com pessoas de diversos setores da empresa para agregar diferentes conhecimentos a fim de aumentar o lucro da entidade. O acadêmico teve a oportunidade de participar de três diferentes times. Começando pelo de empenamento, Refugo de Manuseio de Fumo e então Ressecamento foi possível obter melhorias na empresa ao longo do período de estágio. As ações envolvem todos os membros de seus respectivos times. Uma parte das ações segue abaixo. Tabela 2: Algumas ações tomadas pelos TIMs internos da Klabin S/A Fevereiro Março Abril Abril Maio Ação Melhorar Freio Onduladeira Melhorar Etiqueta de Refugo Alterar Sensor de Cola Alterar Largura da Borracha de Travamento Alterar Listagem dos Motivos de Refugo p/ facilitar TIMs

21 21 Como resultado de todos os TIMs, vários problemas têm sido eliminado, melhorando satisfatoriamente o lucro da empresa. É só com a melhoria contínua que a excelência é obtida, por isso estes times são imprescindíveis, e as continuas ações indispensáveis à qualquer empresa 3.4 Projeto de um Sistema de Fixação para o Alongador do Garfo da Empilhadeira Situação Atual As chapas largas não são transportadas pelos garfos de empilhadeira comum, pois esses têm apenas 1m, sendo necessário 2,5m por causa do enorme esforço de flexão que podem danificar as chapas. No sistema atual é contado com um sistema de corrente de aço simples ao carbono, porém devido ao uso contínuo e os esforços de impacto, as mesmas sofrem rupturas corriqueiramente, sendo então imprescindível a ação da manutenção para fazer soldagem. Visando menos quebras, e consequentemente um menor custo de manutenção, foi proposta uma idéia e seu esboço do que seria um sistema mais ideal, sendo necessário um projeto final da manutenção, principalmente no dimensional. O sistema proposto, o qual está em estudo, segue abaixo.

22 22 Figura 9: Sistema proposto para fixação do alongador no garfo da empilhadeira Esse sistema está sendo estudado com a manutenção e não entrou em prática ainda. Mas é acreditado um melhoramento nessa área com esse sistema pelo setor de manutenção. Alguns ajustes serão necessários no dimensional do sistema.

23 CONCLUSÃO A realização do estágio na empresa Klabin Embalagens da unidade de Itajai SC foi uma experiência única, pois os conhecimentos adquiridos, especialmente conhecer como é dia-a-dia de uma empresa de altíssima qualidade e como manter um excelente ambiente de trabalho; serão extremamente úteis ao acadêmico. Os conhecimentos técnicos na área de papel e celulose foram ampliados enormemente fortalecendo a formação em Ciência e Engenharia de Materiais. Noções de relacionamento profissional, postura e ética, além de todo conhecimento adquirido com os integrantes da fábrica, sem dúvida foram de fundamental importância para o crescimento do acadêmico. Ao final do período de estágio, pode-se perceber a excelência do modelo cooperativo, que agrega à formação do aluno enorme experiência, tanto profissional quanto pessoal.

24 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABPO ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO PAPELÃO ONDULADO (2005). Manual de Controle de Qualidade Embalagem de Papelão Ondulado. Quarta Edição. São Paulo, SP acessado em abril de The Dictionary of Paper, 4 th, The American Paper Institute, Inc., ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14724: Apresentação de Trabalhos Acadêmicos. Rio de Janeiro, Curso Gerenciamento de processos Identificação e Mapeamento Augusto Scofano Mainieri/ Irene Szyszka 6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14724: Apresentação de Trabalhos Acadêmicos. Rio de Janeiro,

25 ANEXOS Anexo A Histórico da empresa A trajetória da Klabin teve início em 1899, quando as famílias Klabin e Lafer fundaram a Klabin Irmãos & Cia (KIC), em São Paulo, para importação e comercialização de artigos de escritórios e tipografia. Em 03 de julho de 1909, foi consolidada a Companhia Fabricadora de papel, e nos anos 20 já figurava entre os maiores produtores de papel do Brasil. Em 1934, foi adquirida a Fazenda Monte Alegre no município de Tibagi (PR), para a construção da primeira fábrica integrada do Grupo e do país, denominadas Indústrias Klabin do Paraná (IKP), a primeira fábrica integrada de celulose e papel do país. O ambicioso projeto desenvolvido na fazenda Monte Alegre, no Oeste do Estado, resultou na produção, em 1947, de papel jornal e para embalagem. A necessidade de se obter matéria-prima local levou a Klabin a pesquisar a formação de uma base florestal capaz de suprir a fábrica. O primeiro projeto de reflorestamento da Klabin teve início em 1943, inicialmente com Araucária e Eucalipto e depois na década de 50 com Pinus. Na área fabril, a Klabin conquistou o reconhecimento da indústria pela introdução de modernas tecnologias, como as caldeiras de recuperação, integradas a processos que aumentaram significativamente a produtividade e proteção ambiental. Desde essa época a Klabin já se preocupava com a idéia do desenvolvimento sustentável. Nas décadas seguintes a Klabin consolidou sua liderança e expandiu seus mercados, fundando e adquirindo outras empresas. Nos anos 70, avançou sobre o segmento de embalagens produzindo caixas de papelão ondulado, sacos e envelopes, até se tornar a maior fabricante e integrada de celulose, papel e produtos de papel da América Latina. Nesses 110 anos de existência a Klabin é hoje a maior fabricante integrada de celulose, papel e

26 26 produtos de papel da América Latina. A Klabin S.A. possui uma ampla cobertura geográfica, hoje com 17 unidades industriais no Brasil e uma na Argentina. Distribuídos em 07 estados do Brasil nos estados de Santa Catarina, Paraná, Rio Grande do Sul, Bahia, São Paulo, Minas Gerais e Pernambuco. Exporta seus produtos para mais de 60 países nos cinco continentes. Sua história de mais de 100 anos de sucesso se deve não somente ao empreendedorismo, tradição e uso de tecnologias inovadoras, mas também pelo comprometimento de pessoas que deram e dão sua contribuição no dia a dia para a formação de uma empresa sólida. A unidade de Itajaí teve iniciada sua trajetória quando, em 1983, a empresa Manville Produtos Florestais Ltda. adquiriu, da Trombini S.A, uma fábrica de papelão ondulado que produzia 40 toneladas/dia de embalagens. A Unidade de Itajaí, em Santa Catarina, foi posteriormente anexada ao grupo Igaras e finalmente adquirida pela Klabin S.A. em dezembro de A região de Itajaí tinha como atrativo a localização, por ser uma cidade portuária, com ótima localização geográfica para acesso logístico. Hoje, a unidade tem capacidade de produção de toneladas/ano de chapas ou toneladas/ano de embalagens de papelão ondulado, sendo a maior fabricante da América Latina de embalagens para fumo em folhas. A Klabin é a líder na participação do mercado de caixa de fumo e caixas para o segmento frigorífico. Possui uma área de m², uma estrutura que comporta 331 funcionários efetivos. A unidade de Itajaí produz diversos tipos de caixas de papelão, sendo que o forte são as caixas para fumo, frango, e outros segmentos para atender a demanda do mercado. Desde fevereiro de 1999, teve a ampliação da fábrica com a instalação de uma nova Onduladeira BHS 2,5 m, para 300 metros por minuto de velocidade máxima, além de outros equipamentos para a produção de caixas de fumo.

27 27 Anexo B Cronograma de Estágio Cronograma de Estágio Empresa: Klabin S/A - Unidade de Embalagens, Itajai - SC Acadêmico: Henrique Schmitz Orientador de Estágio: Pedro Paulo da Luz Semana Atividade Integração Acompanhamento de Produção TIMs Projeto Escada Projeto Alongador Projeto Pallete Integração Relatório de Estágio