Antonio Cezar Bornia Universidade Federal de Santa Catarina. Professor Adjunto da UFSC.

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1 UTILIZANDO O CONTROLE ESTATÍSTICO DO PROCESSO (CEP) COMO FERRAMENTA DE CONTROLE NA VERIFICAÇÃO DE TANQUE DE GRANDE PORTE UTILIZADO NA CALIBRAÇÃO DE MACROMEDIDORES Edson Kurokawa (*) Engenheiro Civil pela UFG e Mestre em Engenharia de Produção UFSC. Trabalha na empresa Saneamento de Goiás S/A, onde atuou como gerente das regionais de Ceres, Porangatu e gerente do sistema de Trindade. Atualmente exerce atividades na supervisão de pitometria e macromedição. Antonio Cezar Bornia Universidade Federal de Santa Catarina. Professor Adjunto da UFSC. (*) Endereço: rua 236, nº. 375 apto.703 Edifício Júlio Verne. Setor Universitário Goiânia GOIÁS - BRASIL - CEP Telefone: 55 (062) e 55 (62) r edsonkurokawa@uol.com.br e kurokawa@saneago.com.br RESUMO O tanque de litros é utilizado na Saneago para calibração de instrumentos de medição de grande porte (macromedidores). Periodicamente este tanque requer também a sua verificação das medidas do volume associadas à régua de aço graduada de medição linear com marcador de ponta limnimétrica. Este artigo vai propor a utilização do controle estatístico do processo (CEP) no auxílio do processo de calibração do tanque. Através da utilização desta técnica em tempo real é realizada a conferência e análise das medições, de acordo com que é feito o lançamento da quantidade de 50 litros de água do volume padrão. Desta forma pretende-se melhorar o processo de aferição e conseguir uma tabela de volume mais precisa de medição do tanque que é utilizado para calibração de macromedidores. Palavras Chave: Controle Estatístico do Processo (CEP), tanque, calibração. INTRODUÇÃO Os macromedidores são instrumentos utilizados para medição de vazão e volumes em sistemas de abastecimento de água. Estes equipamentos são montados na entrada de setores, saídas de reservatórios e unidades de produção, para determinação do volume produzido e/ou distribuído. Vários autores como Coelho (983), Gonçalves (998) e Sato (2000) definem este procedimento de setorização de redes juntamente com a macromedição, como atividade prioritária e essencial em um programa de controle de perdas. Através da determinação dessas variáveis juntamente com o volume faturado e/ou micromedido de um setor/sistema é possível determinar o indicador de perdas. Como instrumento de precisão é necessário a calibração desses aparelhos de medição para que os mesmos ofereçam medidas dentro de uma faixa razoável de precisão. Um macromedidor sem precisão ou descalibrado pode gerar informações falsas e inexatas destas variáveis a serem medidas. Consequentemente, os indicadores de perdas gerados podem apresentar erros ou imprecisões. Estas informações erradas podem afetar as decisões gerenciais que irão determinar as prioridades em um plano ou projeto de controle de perdas. Para isso é necessário que este equipamento possua uma precisão ou atue dentro de uma faixa razoável de erro dos valores medidos. Uma das formas de calibração dos macromedidores é realizada em laboratórios de vazão. No laboratório da Saneago é feito um ensaio do macromedidor comparando o volume medido neste equipamento com as medidas de um tanque padrão de litros. Através desse ensaio é possível estimar os valores de erro entre o que foi medido pelo equipamento macromedidor e os valores determinados no tanque de verificação. Dessa forma, estima-se a precisão do equipamento macromedidor, o erro de medição e possibilita a calibração do instrumento. A figura mostra uma representação simbólica de um ensaio comparativo do macro com o tanque.

2 Régua de precisão com ponta limnimétrica Macromedidor Tanque litros Volume do tanque Avaliação do erro Volume que passa no macromedidor Figura Representação simbólica de um ensaio de macromedidor. Através dessa comparação é possível determinar a precisão do equipamento. Este tanque é calibrado periodicamente onde são verificadas as medidas de volume associados a medidas lineares de uma régua de aço graduada com escala auxiliar (nônio) e que possui uma ponta limnimétrica para determinação do nível da água. Este ensaio é realizado através da equipe do INMETRO com o acompanhamento e monitoramento do processo pela equipe da SANEAGO. Este artigo vai propor o acréscimo de rotinas dentro do processo de verificação das medidas do tanque padrão. Através das novas rotinas incorporadas ao processo de calibração e verificação, pretende-se melhorar a precisão dos valores levantados no ensaio. Estas novas rotinas utilizarão o controle estatístico do processo (CEP). Através do uso desta técnica é possível acompanhar em tempo real o ensaio e realizar uma análise crítica dos dados à medida que os mesmos são levantados. Desta forma pretende-se fazer uma tabela de valores de volume do tanque mais precisa. Esta nova rotina foi implantada na verificação de medidas do tanque de litros realizada em ensaio no mês de outubro de 200. Será mostrado o resultado final da carta de controle deste ano em comparação com os ensaios realizados nos anos de 998 e 999. MODELO TRADICIONAL DO ENSAIO DO TANQUE DE LITROS O ensaio do tanque de litros é realizado com o enchimento deste com água tratada, com a utilização de volume padrão de 50 litros do INMETRO. Cada padrão recebe a quantidade de 50 litros e depois é descarregado no tanque de ensaio. Após é realizado a leitura em uma régua limnimétrica onde se verifica o valor linear correspondente ao volume de 50 litros. A figura 2 mostra uma representação simbólica do ensaio. Padrão 50 litros Padrão 50 litros Régua de precisão com ponta limnimétrica Tanque litros Figura 2 Representação simbólica do ensaio do tanque de litros. O processo para a realização do ensaio está mostrado no fluxograma representado na figura 3.

3 Início da verificação do tanque de litros Acerto do ponto inicial da régua graduação Enchimento do padrão de 50 litros e descarga no tanque Leitura na régua graduada limnimétrica Registro do valor da leitura em relatório Atingiu o nível máximo? Não Sim Montagem da tabela de conversão do tanque de litros para calibração de macromedidores Figura 3 Fluxograma mostrando as etapas para calibração do tanque no processo tradicional. Para a calibração do tanque com padrões de 50 litros é necessário em torno de 325 a 3 medições. Cada 50 litros de água lançado no tanque é anotado o valor da leitura realizado na régua limnimétrica. Nos ensaios dos anos de 998 e 999 foram anotados manualmente em formulários de papel e que posteriormente gerou-se a tabela de referência. A figura 4 mostra o local da régua onde é realizada a leitura. A precisão da régua no medidor nônio é de 0, mm. Isto representa um volume aproximado de 0,70 litros. Após é mostrado o padrão de 50 litros utilizado pelo INMETRO. Figura 4 Régua onde é realizada a leitura do volume do tanque e Padrão de 50 litros utilizado pelo INMETRO. Após atingir o nível máximo do tanque é encerrado o ensaio. Os resultados do ensaio são fornecidos e autenticados pelo INMETRO e possuem prazo de validade por 2 anos. Através do resultado do ensaio é montada uma tabela que será utilizada para a realização do teste de calibração dos macromedidores. 2

4 Figura 5 Realização do ensaio. É mostrado ao fundo o padrão de 50 litros, o tanque de litros e a régua. Este modelo de trabalho possui algumas falhas. As leituras são realizadas sem nenhuma análise crítica das mesmas e posteriormente anotadas para se chegar na tabela. Como o processo envolve uma grande quantidade de dados e informações, pode acabar existindo erros, pois o ensaio demanda em torno de 2 a 4 horas contínuas para realização. A seguir são citados alguns erros possíveis de existir no ensaio: Erro de leitura Nesse caso são leituras erradas na régua, que podem ser dos seguintes tipos: erro na leitura do valor, erro de paralaxe (coincidência nos traços na escala nônio auxiliar), erro na interpretação da leitura ou o erro na transcrição da leitura. Fadiga Como o ensaio demanda um longo prazo e grande quantidade de medidas, pode acabar existindo erros relativos à fadiga e cansaço pelo responsável da leitura. Acerto do nível da agulha após o lançamento do volume 50 litros de água do padrão no tanque é necessário acertar o nível da agulha até a mesma perfurar a camada de superfície do liquido. Somente após este acerto da agulha que é realizado a leitura na régua limnimétrica. PROPOSTA PARA UTILIZAÇÃO DO CEP NO ENSAIO No ano de 200, com os dados da tabela de resultados do ano de 998, foi montada uma carta de controle mostrando os valores gerados no ensaio daquele ano. Os valores mostrados na carta representam os valores em centímetros para cada 50 litros lançados no tanque.a carta utilizada é do modelo "X". A figura 6 mostra a carta relativa ao ano de 998. Valor linear para 50 litros (cm) Medida linear LSC LIC Média Medida Figura 6 Carta de controle com resultados da calibração do tanque realizada no ano de

5 Verifica-se que na carta do ano de 998, existem valores fora dos limites de controle próximos aos 70º, 235º e 248º medidas realizadas. Pela primeira avaliação e análise da carta, acreditou-se que estes valores eram devidos a possíveis deformações internas do tanque de concreto. Suspeitava-se que ocorria um estreitamento e alargamento da seção transversal do tanque nestes pontos, ocasionando os pontos fora dos limites. A figura 7 mostra a carta de controle gerada no ano de 200 com os dados do ensaio do ano de 999. Valor linear para 50 litros (cm) M edida linear Média LSC LIC Medida Figura 7 Carta de controle com resultados do ensaio de calibração do ano de 999. Antes da plotagem da carta, acreditou-se que ocorreria os pontos fora do limite na faixa anteriormente detectada. Porém pela análise, verifica-se que ocorrem pontos fora dos limites em torno do 75º e 82º medidas. Na faixa que ocorreu anteriormente no ensaio do ano de 998 os pontos estavam dentro dos limites de controle. A figura 8 mostra o fluxograma com o acréscimo de novas rotinas no processo. Início da verificação do tanque de litros Acerto do ponto inicial da agulha no nível e na régua graduação. Enchimento do padrão de 50 litros e descarga no tanque Leitura na régua graduada com ponta limnimétrica Registro da informação na planilha eletrônica e verificação em tempo real na carta de controle - Fazer conferência da leitura - Verificar nível da água na ponta da agulha - Outras possíveis situações anormais Não Valor dentro dos limites de controle? Sim Implantação do CEP para controle em tempo real Atingiu o nível máximo? Não Sim Montagem da tabela de conversão do tanque de litros para calibração de macromedidores Figura 8 Fluxograma mostrando a calibração do tanque incorporando o CEP na rotina do processo. 4

6 RESULTADOS OBTIDOS No mês de outubro de 200, foi realizado um ensaio do tanque de litros utilizando esta nova rotina, conforme mostrado no fluxograma da figura 8. Durante o ensaio os valores medidos eram levantados após o lançamento do padrão de 50 litros e imediatamente eram analisados através da carta de controle. Os limites superiores e inferiores foram definidos pelo gráfico do ensaio do ano de 999. A figura 9 mostra o resultado deste ensaio através das cartas de controle dos anos de 998, 999 e 200 e a figura 0 através dos histogramas dos correspondentes anos. Valor linear para 50 litros (cm) Medida linear LSC LIC Média Medida Valor linear para 50 litros (cm) M edida linear M édia LSC LIC Medida Valor para 50 litros (cm) s igm a Média (-) 3 sigma Medida Figura 9 Cartas de controle com resultados dos ensaios do tanque nos anos de 998, 999 e

7 Distribuição de frequência das medidas na calibração para cada 50 litros lançados no tanque Frequência ,9 6, 6,3 6,5 6,7 6,9 7, 7,3 7,5 7,7 7,9 8, Valor (cm) Distribuição de frequência das medidas na calibração para cada 50 litros lançados no tanque Frequência ,9 6, 6,3 6,5 6,7 6,9 7, 7,3 7,5 7,7 7,9 8, Valor (cm) Distribuição de frequências das medidas na calibração para cada 50 litros lançados no tanque Frequência ,9 6, 6,3 6,5 6,7 6,9 7, 7,3 7,5 7,7 7,9 8, Valor (cm) Figura 0 Histogramas com resultados dos ensaios dos anos de 998, 999 e

8 Verifica-se que no resultado da carta de controle da figura 9 do ensaio de 200 que não ocorreu nenhum ponto fora dos limites de controle estabelecidos pelo ensaio anterior. Porém, durante a realização do ensaio de calibração ocorreram várias leituras que estariam fora dos limites. Quando ocorreu a análise crítica dos dados levantados em tempo real pela carta de controle, verificou-se que existiram as seguintes situações: erros de leitura, erros de posicionamento da agulha e na marcação. Desta forma pela crítica detectou-se a situação irregular, corrigindo-se imediatamente com nova leitura ou uma nova marcação do nível da água. Através dos histogramas da figura 0, onde as mesmas estão escala x e y iguais, são mostrados os resultados dos anos de 998, 999 e 200. Pelo histograma é possível verificar e acompanhar a distribuição de resultados dos ensaios. Verificase pelo ensaio do ano de 998 e 999, que os mesmos apresentam pontos dispersos da região central. Estes pontos são os mesmos assinalados na carta de controle da figura anterior. CONCLUSÃO Com o acréscimo das novas rotinas no modelo tradicional de verificação de medidas do tanque padrão de litros, pode-se melhorar a precisão da tabela gerada. Através da análise crítica das medidas em tempo real com o uso do controle estatístico do processo (CEP) através da carta de controle x, é possível detectar pontos anormais que podem estar associados a erros. A correção destes erros (leitura, marcação do nível ou outros) permite gerar uma tabela de volume do tanque mais precisa. Verifica-se que, na carta de controle do ano de 200, os pontos estavam dentro dos limites (Γ3 ) levantados no ensaio do ano de 999. Através do uso desta tabela de volume associado à régua linear com dados mais confiáveis permite a calibração mais precisa dos macromedidores. Conseqüentemente é possível uma medição mais correta destes equipamentos quando instalados nos sistemas de produção e distribuição. Com estes dados levantados de forma mais confiável permite ao gestor do sistema melhorar nos processos de decisões gerenciais. AGRADECIMENTOS O teste desta proposta e trabalho somente foi possível devido ao apoio dos seguintes colegas: Tecngº. Waldir Batista pelas várias orientações técnicas sobre os procedimentos do ensaio. Tecª. Industrial Lucília Rodrigues pela ajuda e apoio na viabilização do ensaio. Engº. Miguel Rocha Lima pela autorização e liberação para a realização desta experiência. Equipe técnica do INMETRO (Luís Henrique Duarte e Paulo Roberto da Silva) pelo apoio prestado durante a realização do ensaio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COELHO, Adalberto Cavalcanti. Medição de água e controle de perdas. Rio de Janeiro: ABES, 983, 339 p. GONÇALVES, Elton. Metodologias para controle de perdas em sistemas de distribuição de água Estudo de casos da CAESB. Brasília, 998. Dissertação de mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (Departamento de Engenharia Civil), UNB, 998, 73 p. KUME, Hitoshi. Métodos Estatísticos para Melhoria da Qualidade.. ed. São Paulo: Gente, p. Lira, Francisco Adval. Metrologia na Indústria. São Paulo: Érica, 200, 245 p. MONTGOMERY, Douglas C. Introduction Statistical Quality Control. 3th ed. EUA: John Wiley, p. RAMOS, Alberto Wundeler. CEP para processos contínuos e em bateladas.. ed. São Paulo : Edgard Blucher, 2000, 30 p. SATO, Marcelo Yuji. Controle de Perdas de Água no Sistema Público de Distribuição de Água. São Paulo, Dissertação (Mestrado em Engenharia Hidráulica) Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP, 2000, 246p. WADSWORTH, Harrison M.; STEPHENS, Kenneth S.; GODFREY, A. Blanton. Modern Methods for Quality Control and Improvement. EUA: John Wiley, 986, 690 p. 7

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