Controle do tamanho final de porcelanatos: modelagem e simulação das etapas de prensagem e secagem

Abstract

Inicialmente é utilizada uma análise de caso referente a uma linha de produção representativa em uma planta específica de porcelanatos para desenvolver um diagnóstico preliminar do estado de controle e automação desse segmento da indústria cerâmica do Brasil visando a integração do processo ao sugerir ações de controle que envolvam diferentes etapas simultâneas. A correção integrada do processo para eliminar os desvios existentes na linha de produção não é factível nas condições observadas atualmente, o que acarreta em perdas na produção e um alto custo operacional correspondente. A metodologia de delineamento estatístico de experimentos é utilizada para analisar os efeitos dos fatores chaves sobre propriedades críticas nos suportes cerâmicos após as etapas de prensagem, secagem e queima em nível laboratorial e industrial e obter os modelos que relacionam os fatores de controle e suas interações estatisticamente significativas com as propriedades das peças. A interpretação dos resultados para a etapa de secagem é realizada mediante uma análise gráfica e estatística que versam sobre a média e a variabilidade. Foi obtido e validado em escala de laboratório e industrial um modelo computacional que permite predizer o tamanho final e a espessura das peças em escala industrial com suficiente precisão. O modelo também permite o cálculo das variáveis intermediárias (massa, densidade aparente a seco, tamanho e espessura) e leva em conta a influência da umidade do pó e/ou a pressão de compactação e/ou a temperatura máxima de queima sobre a densidade de preenchimento do molde, expansão pós-prensagem, retração de secagem, densidade aparente a seco e retração de queima. Assim, equações empíricas para correlacionar essas propriedades puderam ser obtidas. O modelo validado em escala industrial permitiu analisar diferentes estratégias de controle de processos. O melhor cenário de controle analisado para manter constante o tamanho final da peça é aquele no qual se controla a densidade aparente a seco e o pior é aquele em que se controla a densidade aparente a úmido. A modificação da altura do leito do pó permite manter constante a espessura final das peças, no entanto não tem nenhum efeito sobre o tamanho final.