Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” Instituto de Química - Câmpus de Araraquara Isabela Bonafonte Adamo Sistema de alarme em forno rotativo da indústria de cimento: proposta de melhoria da segurança Araraquara 2024 Isabela Bonafonte Adamo Sistema de alarme em forno rotativo da indústria de cimento: proposta de melhoria da segurança Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” como parte dos requisitos para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química. Orientadora: Profa. Dra. Lorena Oliveira Pires. Araraquara 2024 AGRADECIMENTOS O presente trabalho foi realizado com o apoio de funcionários da empresa Votorantim Cimentos. Agradeço por todo o conhecimento adquirido na visita técnica à Fábrica de Santa Helena e por toda a ajuda prestada desde que iniciei o presente trabalho. Agradeço também a minha família, namorado e amigos, que me apoiaram em toda essa jornada. E a minha professora orientadora, que desde o início se fez sempre presente e disposta a me auxiliar. Sem todos vocês, nada disso seria possível. Muito obrigada! RESUMO O cimento, um dos materiais mais utilizados na construção civil, possui uma rica história e ampla aplicabilidade. Este trabalho abordou o processo produtivo do cimento, com um foco particular no emprego de forno rotativo e metodologias de segurança que podem ser aplicadas neste processo. Inicialmente, foram apresentadas as metodologias de avaliação de risco aplicáveis, como Safestart, Análise Preliminar de Riscos, e a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais. Em seguida, foi apresentado um estudo de caso de uma fábrica de cimento que explora dois sistemas: um sistema de alarme utilizando temporizador de atraso generalizado e o gerenciamento multivariado de alarmes incômodos em processos químicos. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor melhorias para aumentar a segurança em forno rotativo no processo de produção de cimento em uma fábrica visitada. Para isso, propôs-se a implementação de um sistema de alarme integrado a um eficiente plano de comunicação. A proposta foi desenvolvida utilizando ferramentas como o ciclo PDCA, Diagrama de Pareto e indicadores de segurança do trabalho. Os resultados mostram que a adoção dessas ferramentas e métodos pode melhorar significativamente a segurança operacional, reduzindo riscos e incidentes, e promovendo um ambiente de trabalho mais seguro e eficiente. Conclui-se que a integração de sistemas de alarme com planos de comunicação e o uso de metodologias de avaliação de risco são essenciais para a gestão de segurança em fábricas de cimento. Palavras-chave: prevenção de acidentes; avaliação de riscos; Safestart; ciclo PDCA. ABSTRACT Cement, one of the most used materials in civil construction, has a rich history and wide applicability. This work addressed the cement production process, with a particular focus on the use of a rotary kiln and safety methodologies that can be applied in this process. Initially, the applicable risk assessment methodologies were presented, such as Safestart, Preliminary Risk Analysis, and the Occupational Hazard and Risk Identification and Assessment Matrix. Next, a case study of a cement factory was presented that explores two systems: an alarm system using a generalized delay timer and the multivariate management of nuisance alarms in chemical processes. Thus, the objective of this work was to propose improvements to increase safety in a rotary kiln in the cement production process in a visited factory. To achieve this, it was proposed to implement an alarm system integrated with an efficient communication plan. The proposal was developed using tools such as the PDCA cycle, Pareto Diagram and work safety indicators. The results show that the adoption of these tools and methods can significantly improve operational safety, reducing risks and incidents, and promoting a safer and more efficient work environment. It is concluded that the integration of alarm systems with communication plans and the use of risk assessment methodologies are essential for safety management in cement factories. Keywords: accidents prevention; risk assessment; Safestart; PDCA cycle. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Tipos de cimento.................................................................................11 Figura 2 – Fluxograma do processo de produção do cimento.............................12 Figura 3 – Galeria da mina subterrânea e do carregamento de calcário.............12 Figura 4 – Britagem de calcário e seu estoque no depósito................................13 Figura 5 – Processo de calcinação no forno........................................................14 Figura 6 – Clínquer...............................................................................................14 Figura 7 – Visão da fábrica do processo de produção do cimento......................15 Figura 8 – Forno rotativo......................................................................................16 Figura 9 – Safestart..............................................................................................19 Figura 10 – APR exemplo......................................................................................20 Figura 11 – Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais......................................................................................25 Figura 12 – Diagrama esquemático da fábrica de cimento...............................................................................................27 Figura 13 – Índices FAR, MAR e AAD para os dois temporizadores...................................................................................29 Figura 14 – Planilha CAR....................................................................................................32 Figura 15 – Níveis de risco....................................................................................................32 Figura 16 – Ciclo PDCA.........................................................................................34 Figura 17 – Gráfico de Pareto................................................................................37 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Reações de clinquerização..............................................................17 Tabela 2 – Espécies químicas formadas na clinquerização..............................17 Tabela 3 – Categorização de severidade..........................................................23 Tabela 4 – Categorização de probabilidade......................................................24 Tabela 5 – Categorização de risco....................................................................24 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 10 1.1 PROCESSO DE PRODUÇÃO DO CIMENTO ........................................... 10 1.2 FORNO ROTATIVO ................................................................................... 15 1.3 METODOLOGIAS DE AVALIAÇÃO DE RISCO....................................... 18 2 OBJETIVOS............. .................................................................................. 26 3 ESTUDO DE CASO - SISTEMA DE ALARME.... ...................................... 26 3.1 SISTEMA DE ALARME USANDO TEMPORIZADOR DE ATRASO GENERALIZADO MODIFICADO ............................................................................ 28 3.2 GERENCIAMENTO MULTIVARIADO DE ALARMES INCÔMODOS EM PROCESSOS QUÍMICOS ......................................................................................... 30 4 MATRIZ DE IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE PERIGOS E RISCOS OCUPACIONAIS ...................................................................................................... 31 5 PROPOSTA DE MELHORIA.... ................................................................. 33 6 CONCLUSÃO ............................................................................................ 40 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................... 41 ANEXO A – MATRIZ DO FORNO ROTATIVO .......................................... 45 10 1 INTRODUÇÃO 1.1 PROCESSO DE PRODUÇÃO DO CIMENTO A palavra cimento vem do latim CAEMENTU, que significa espécie de pedra natural de rochedos e não esquadrejada (BATTAGIN, 2024). O cimento surgiu há 5 mil anos, por uma mistura de gesso calcinado utilizada nos monumentos do Antigo Egito. Mas foi em 1756 que John Smeaton, o pai da engenharia civil, criou o cimento moderno a partir da calcinação de calcários moles e argilosos (TECNOMOR, 2023). O cimento moderno é a principal matéria-prima utilizada na composição de pasta (cimento + água), argamassa (pasta + areia), concreto (argamassa + brita) e concreto armado (concreto + aço), materiais usados na construção civil em barragens, estradas, edificações, pontes, tubos de concreto e telhados (ABCP, 2024). Em 2023, foi produzido um volume acumulado de 62 milhões de toneladas de cimento no Brasil, cenário que representou 1,7% de decréscimo em relação a 2022, por conta principalmente da queda de lançamentos imobiliários e da alta de juros, mas ainda apresenta um bom resultado no contexto nacional por conta da evolução da política habitacional e da melhoria de desempenho da infraestrutura (ABCP, 2024). Há um crescimento previsto de 2% na indústria do cimento para 2024 (MERCADO&CONSUMO, 2024). Em relação ao cenário mundial, a produção de cimento foi superior a 4.000 Mton em 2020, é um mercado que movimenta anualmente cerca de 250 bilhões de dólares, e seu detentor é a China, que possui mais da metade da produção e do consumo mundial (ORG, 2014). Para cada aplicação do cimento, nível de resistência e tempo de secagem desejados, são produzidos diferentes cimentos com base em diferentes proporções de matérias-primas. A Figura 1 resume os tipos de cimento existentes. Sobre a utilização dos tipos de cimento, CP II – E é utilizado na produção de concreto; CP II – F na indústria de argamassa, pré-moldado e concreteira; CP II – Z na indústria de pré-moldado e concreteira; CP III em obra de grande porte e agressividade; CP IV em concretagem de grande volume e barragem; CP V ARI em empresa de pré-moldado que precisa desenformar poste ou bloco; CP – RS em obra 11 específica que apresente resistência a sulfato; e CP – BC em obra específica que necessite de baixo calor de hidratação. Figura 1 – Tipos de cimento. Fonte: ROSSI, 2018. Para que tudo isso seja possível, primeiro deve-se produzir o cimento, um produto feito a partir de rochas calcárias, argila, minérios de ferro, gesso (sulfato de cálcio), entre outros componentes. A Figura 2 ilustra um fluxograma que representa o processo de produção do cimento. Primeiramente, na mina, há a etapa de lavra, ou seja, o desmonte do calcário por meio de explosivos. A partir disso, os blocos volumosos resultantes da lavra vão para a britagem (FIGUEIRA; LUZ; ALMEIDA, 2010). A Figura 3 apresenta imagens da galeria de mina subterrânea (a) e do carregamento de calcário (b). 12 Figura 2 – Fluxograma do processo de produção do cimento. Fonte: IWABUCHI; WANG; MATSUMOTO; LOSKER, 2016. Figura 3 – Galeria da mina subterrânea e do carregamento de calcário. (a) (b) Fonte: ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2023. Na etapa seguinte, os blocos volumosos passam pelo processo de fragmentação no britador. O sólido fragmentado é direcionado para o depósito, 13 juntamente com a argila (FIGUEIRA; LUZ; ALMEIDA, 2010). A Figura 4 apresenta imagens da britagem do calcário (a) e de seu estoque no depósito (b). Figura 4 – Britagem de calcário e seu estoque no depósito. (a) (b) Fonte: ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2023. Na etapa seguinte, a argila e o calcário seguem para o moinho de cru, no qual será feita a fragmentação final desse material para que seja possível a reação de calcinação no forno (FIGUEIRA; LUZ; ALMEIDA, 2010). Esse material segue para a homogeneização, etapa na qual são feitos os ajustes finais de composição da lama grossa por meio de braços giratórios (IWABUCHI; WANG; MATSUMOTO; LOSKER, 2016). Posteriormente segue para o pré-aquecedor, torre de ciclones montados em cascata na vertical, no qual a mistura de calcário e argila desce da parte superior em forma de pó em suspensão, em contracorrente com gases de queima da combustão do forno. Esses gases entram na torre a 800°C e saem a 300°C (BDJUR, 2000). No forno, ocorre a reação de calcinação, na qual há a transformação do calcário com a argila em clínquer, a uma alta temperatura de aproximadamente 800°C. O forno é alimentado com um combustível para seu funcionamento, o qual pode ser coque, moinha, entre outros. Em algumas indústrias, há nessa etapa do forno o processo de coprocessamento, que consiste na utilização de resíduos como combustível para o forno. Esses resíduos podem ser pneus, restos vegetais, serragens, resíduos de 14 indústrias de ração, entre outros. A Figura 5 ilustra o processo de calcinação no forno e a formação do clínquer (Figura 6). Figura 5 – Processo de calcinação no forno. Fonte: RODGERS, 2018. Figura 6 – Clínquer. Fonte: UFES, 2013. O clínquer é então destinado a um moinho, juntamente com o gesso (responsável por interromper a reação de degradação química), escória ou pozolana e calcário, em determinadas proporções, para que esses componentes sejam misturados e se possa produzir o tipo de cimento que se deseja. O cimento normal é formado por 96% de clínquer e 4% de gesso (BDJUR, 2000). No final do processo o cimento é armazenado em silos, para posterior abastecimento de caminhões ou ensacamento do material. A Figura 7 apresenta imagem de uma fábrica de cimento com destaque para as etapas / equipamentos do processo. 15 Figura 7 – Visão da fábrica do processo de produção do cimento. Fonte: ACERVO PESSOAL, 2023. Legenda: 1- forno, 2- torre de ciclones, 3- moinho de cru, 4- homogeneização, 5- silos de cimento. Depois do processo de produção do cimento ter sido apresentado, o foco será um equipamento específico desse processo, o forno rotativo, que será elemento de estudo desse trabalho. 1.2 FORNO ROTATIVO O forno rotativo é um equipamento em formato cilíndrico que opera inclinado para que a matéria-prima se desloque por gravidade, enquanto os gases quentes que advém do forno se deslocam em contracorrente (MARQUES, 2000). Para a sua operação são utilizados combustíveis como carvões (vegetais ou minerais), coque de petróleo, óleos pesados, entre outros (RODRIGUES; SOARES; COSTA; COSTA, 2013). É indispensável o uso de uma chama interna e tijolos 16 refratários que protegem a estrutura metálica de abrasão, choques mecânico, térmico e químico, entre outros (MARQUES, 2000). O forno rotativo está representado na Figura 8. No eixo esquerdo estão as proporções em massa das matérias-primas que compõem a farinha, e no eixo direito as proporções dos compostos formados na clinquerização, juntamente com suas temperaturas de formação (GOBBO, 2003). Figura 8 – Forno rotativo. Fonte: GOBBO, 2003. Como visto na Figura 8, o forno pode ser dividido em cinco zonas principais: pré-aquecedor, calcinação, transição, queima e resfriamento (GOBBO, 2003). Na zona de pré-aquecedor, a matéria-prima é alimentada, aquecida e pré- calcinada por gases que vêm do forno em contracorrente. Isso ocorre por um sistema de torre de ciclones (FERRARI, 2014). 17 Na zona de calcinação ocorre a reação de descarbonatação, que antecede as reações de clinquerização e está presente na Tabela 1. Na sequência acontece a zona de transição e posteriormente a zona de queima, na qual ocorrem as reações de clinquerização presentes na Tabela 1. Tabela 1 – Reações de clinquerização. Fonte: RODRIGUES; SOARES; COSTA; COSTA, 2013. A partir dessas reações, são formadas espécies químicas a determinadas temperaturas, o que está apresentado na Tabela 2. Tabela 2 – Espécies químicas formadas na clinquerização. Fonte: RODRIGUES; SOARES; COSTA; COSTA, 2013. Importante ressaltar que quanto mais rápido for alcançada a temperatura de cozimento, entre 1455°C e 1300°C, melhor será a qualidade do clínquer (MOCHIZUQUI, 2017). O clínquer é produzido por via seca, por meio da qual a matéria-prima alimentada é composta de 80% a 95% de calcário (CaCO3), 5% a 20% de argila (SiO2, Al2O3, Fe2O3) e pequenas quantidades de minério de ferro. O tempo de residência estimado do processo no forno rotativo é de aproximadamente 50 minutos (RODRIGUES; SOARES; COSTA; COSTA, 2013). 18 Finalmente, na zona de resfriamento, há um arrefecedor que garante uma temperatura adequada para posterior transporte e armazenamento do clínquer, além de evitar formas e tamanhos de cristais indesejados, e “congelar” o estado de alta reatividade dos compostos C2S e C3S (clínquer) (MOCHIZUQUI, 2017). No próximo capítulo serão vistas metodologias de avaliação de risco, metodologias que costumam ser utilizadas em processos e/ou equipamentos que apresentam algum perigo, como o forno rotativo. 1.3 METODOLOGIAS DE AVALIAÇÃO DE RISCO A avaliação de risco é um processo que busca identificar danos que processos podem causar. Isso ocorre por 5 passos simples: identificar os perigos, decidir quem pode ser prejudicado e como, avaliar os riscos e decidir as precauções, registrar as descobertas e implementá-las, e revisar a avaliação constantemente e atualizá-la caso necessário (LUCIDCHART, 2023). Há diversas metodologias que avaliam riscos para que seja possível prevenir acidentes. A seguir, serão apresentadas três delas: Safestart, Análise Preliminar de Riscos, e Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais. A primeira metodologia é o Safestart. Tal metodologia afirma que cerca de 90% dos acidentes que ocorrem no trabalho, em casa, ou no trânsito, ocorrem por conta de quatro estados: pressa, frustração, cansaço e complacência (SAFESTART, 2016). Esses estados causam quatro erros mais recorrentes: olhos longe da tarefa, mente longe da tarefa, entrar na linha de fogo e perder equilíbrio/tração/firmeza. E com isso, riscos menores se tornam maiores (SAFESTART, 2016). Para que seja possível reconhecer os estados e evitar esses acidentes, são utilizadas as TRECs, técnicas de redução de erros críticos (SAFESTART, 2016). As TRECs podem ser: conscientizar-se do estado (ou quantidade de energia perigosa) para não cometer um erro crítico, analisar quase acidentes e pequenos erros (para evitar sofrer com os grandes), procurar estados e erros que aumentam o risco de lesões em outras pessoas, e melhorar os hábitos (SAFESTART, 2016). A Figura 9 apresenta um fluxograma da metodologia Safestart. 19 Figura 9 – Safestart. Fonte: SAFESTART, 2016. A metodologia APR ou Análise Preliminar de Riscos, é determinada legalmente por normas regulamentadoras. A base legal da APR é dada pelas seguintes normas brasileiras: NR-35 Trabalho em altura (item 35.2.1), NR-33 Espaços confinados (item 33.3.3), NR-20 Combustíveis e inflamáveis (item 20.7), NR-34 Indústria naval (item 34.4.3), e NR-12 Máquinas (anexo 4 sobre cesto suspenso) (BENTO, 2022). A APR deve ser realizada antes de uma atividade e deve-se constar os seguintes itens (BENTO, 2022): -Local da atividade; -Nome e CNPJ das empresas envolvidas; -Data de início e fim; -Nome da atividade; -Lista de equipamentos; -Detalhamento das fases da atividade (listando perigos, EPIs/EPCs, e medidas preventivas relacionadas); -Nomes dos trabalhadores envolvidos; -Assinaturas dos responsáveis. A Figura 10 apresenta um exemplo de uma APR. 20 Figura 10 – APR exemplo. (a) 21 (b) 22 (c) Fonte: BENTO, 2022. 23 Outra possível metodologia de Avaliação de Risco é a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais, uma representação gráfica que visa diminuir os riscos ocupacionais envolvidos na execução de alguma atividade. Para entender a matriz deve-se saber a diferença entre perigo e risco. Perigo é qualquer fonte potencial que pode causar algum dano. Já risco, é a combinação entre a severidade e probabilidade do evento (FURIATTI, 2020). Os passos para se fazer essa matriz podem ser resumidos pela seguinte sequência (FURIATTI, 2020). Passo 1 – Listar as atividades, equipamentos utilizados e situações ocorridas na empresa; Passo 2 – Identificar os perigos existentes; Passo 3 – Identificar as causas desses perigos; Passo 4 – Identificar os danos que podem resultar desses perigos; Passo 5 – Estabelecer as categorias de severidade; Passo 6 – Estabelecer as categorias de probabilidade; Passo 7 – Estabelecer as categorias de risco; Passo 8 – Verificar se há medidas preventivas já implementadas e se são suficientes. Se não, estabelecer novas medidas preventivas. As severidades e probabilidades podem ser avaliadas em vários níveis. As Tabelas 3 e 4 apresentam exemplos possíveis dessa categorização. Tabela 3 – Categorização de severidade. Fonte: FURIATTI, 2020. 24 Tabela 4 – Categorização de probabilidade. Fonte: FURIATTI, 2020. Com os fatores apresentados nas Tabelas 3 e 4 é possível avaliar o risco, dado pela Tabela 5. Tabela 5 – Categorização de risco. Fonte: FURIATTI, 2020. Assim, é possível chegar na Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais, exemplificada na Figura 11. As metodologias de avaliação de risco são imprescindíveis para evitar-se algum acidente em processos e/ou equipamentos perigosos, mas não são a única ferramenta para isso. Existem várias outras, como por exemplo, sistemas de alarme, que serão apresentados no capítulo seguinte por meio de estudo de caso analisado. 25 Figura 11 – Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais. Fonte: FURIATTI, 2020. 26 2 OBJETIVOS O presente trabalho teve como objetivos fazer um estudo sobre sistemas de segurança em fornos empregados na indústria de cimento e apresentar uma proposta de melhoria para ser aplicada em empresa que atua na produção de cimento. 3 ESTUDO DE CASO – SISTEMA DE ALARME Sistema de alarme é um dos métodos mais utilizados como controle de perigos para fornos de indústrias de cimento. A partir dele, é detectado um estado de alarme, comunicada a indicação desse estado e registradas alterações no estado do alarme (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Essa comunicação é feita para os operadores que operam o painel de controle. Apesar de ser um método eficiente, se mal administrado leva a incidentes. O principal motivo dos incidentes ocorrerem é pela má gestão dos alarmes, à medida que é gerada uma inundação de alarmes e o operador não consegue priorizá-los, deixando passar informações importantes (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Segundo a Associação de Usuários de Equipamentos e Materiais de Engenharia (EEMUA), a limitação humana é de operar 10 alarmes em 10 minutos (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Porém, antes da explosão do processo, os operadores muitas vezes enfrentam 250 alarmes em 10,7 minutos (KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021). Para solucionar essa situação foram propostos dois métodos que tomaram como base um estudo de caso em um forno rotativo de uma fábrica de cimento de Ain El Kebira, no leste da Argélia. A Figura 12 ilustra o Diagrama Esquemático da Fábrica de Cimento (KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021). 27 Figura 12 – Diagrama esquemático da fábrica de cimento. Fonte: KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021. Para entendimento dos dois métodos a seguir, é importante entender alguns conceitos: Taxa de alarme falso (FAR) que é a probabilidade de um alarme ser acionado em seu estado normal, Taxa de alarme perdido (MAR) que é a probabilidade de um alarme não estar ligado na presença de falha, e Atraso Médio de Alarme (AAD) que é o valor médio do atraso de detecção (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). FAR e MAR fornecem a precisão do sistema e AAD mede sua rapidez ou latência. Esses índices estão diretamente relacionados ao set point do alarme e quanto mais baixos esses valores, mais seguro o processo (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Outro ponto importante é entender os tipos de sistema de alarme. Esses sistemas funcionam da seguinte forma: uma variável medida diretamente é comparada com uma verificação de limite. Esse sistema pode se apresentar na estrutura univariada, quando as variáveis do processo são analisadas separadamente, ou na estrutura multivariada, quando as variáveis são analisadas de maneira correlacionada. Em processos de grande escala, a estruturada multivariada é mais utilizada (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). 28 A seguir, apresentam-se os dois métodos advindos do estudo de caso que trata de sistemas de alarme: Projetando Sistema de Alarme Usando Temporizador de Atraso Generalizado Modificado, e Gerenciamento Multivariado de Alarmes Incômodos em Processos Químicos. 3.1 SISTEMA DE ALARME USANDO TEMPORIZADOR DE ATRASO GENERALIZADO MODIFICADO Uma das formas de evitar a inundação de alarmes, sendo muitos deles falsos, é o temporizador de atraso, que é um medidor de tempo que aciona um sistema após um determinado período que será tratado nesse método. Existe o temporizador de atraso tradicional e o generalizado. A diferença está no fato de que o generalizado possui mais caminhos e estados intermediários quando o número de amostras que excedem o ponto de ajuste é aumentado (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Nesse artigo foram comparadas as eficiências do temporizador de atraso convencional com o temporizador de atraso modificado, que combina as características de um temporizador de atraso generalizado com um temporizador de atraso de ponto múltiplo, o qual trabalha com a transição direta para o status sem alarme (NA) e o status de alarme (A), e com vários pontos de ajuste, os quais são adicionados dividindo a área do valor da variável de processo em vários intervalos (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). Considerando que o ideal seria detectar a falha imediatamente no momento do incidente, o temporizador de atraso modificado é mais preciso que o temporizador de atraso convencional (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). No estudo de caso vigente, a variável de processo era a depressão (pressão negativa) dos gases nas saídas do ciclone da planta de cimento. Se a amplitude excede o set point de 15,6 mbar o alarme é ativado. Nesse cenário, os índices FAR, MAR e AAD foram analisados e foi observada uma redução deles, comprovando que o temporizador utilizado é mais confiável para gerenciar o alarme do processo tratando de sua precisão e latência. Os índices FAR, MAR e AAD estão apresentados na Figura 13 para os dois temporizadores (KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019). 29 Figura 13 – Índices FAR, MAR e AAD para os dois temporizadores. Fonte: KACED; KOUADRI; BAICHE, 2019. 3.2 GERENCIAMENTO MULTIVARIADO DE ALARMES INCÔMODOS EM PROCESSOS QUÍMICOS Nesse outro método, é apresentada a técnica de Análise de Componentes Principais (PCA), pela qual o limite de controle do alarme é definido com base na distribuição de seu indicador de falha com um intervalo de confiança. Assim, o índice de alarme desenvolvido combina a duração do alarme com o desvio obtido pelas estatísticas do método, comparadas a um limite especificado (KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021). Para melhorar a eficiência do método é combinado um temporizador de atraso a esse sistema para excluir alarmes falsos. Com isso, são definidos novos parâmetros para limite de alarme e temporizador de atraso. Com novos limites de duração e desvio 30 de alarme, o PCA com parâmetros adicionais apresenta um número muito menor de alarmes falsos em relação ao PCA convencional (KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021). No estudo de caso, o PCA com parâmetros adicionais foi implementado no forno rotativo de cimento e seu desempenho foi comparado com o processo que utilizava do PCA convencional, e foi percebida uma melhora significativa pois 90% dos alarmes incômodos foram removidos (KACED; KOUADRI; BAICHE; BENSMAIL, 2021). Após conhecimento das metodologias de avaliação de risco e de sistemas de alarme, será apresentada a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais do forno rotativo de uma fábrica de cimento objeto de estudo do presente trabalho. Esta abordagem visa a aprimorar o entendimento sobre como a segurança desse equipamento pode ser aprimorada. 4 MATRIZ DE IDENTIFICAÇÃO E AVALIAÇÃO DE PERIGOS E RISCOS OCUPACIONAIS Antes de compreender a Matriz do forno rotativo da indústria de cimento, é fundamental adquirir conhecimento sobre a rotina da área de segurança. Assim, foi realizada uma visita técnica à fábrica de cimento da Votorantim Cimentos de Santa Helena, com ênfase às questões de segurança na região do forno. Inicialmente, todo indivíduo que adentra a fábrica, seja um novo funcionário, visitante ou terceiro prestando serviço, é submetido a um treinamento de Segurança e Meio Ambiente. Esse treinamento consiste em apresentações e avaliações com o objetivo de garantir que o indivíduo compreenda como se comportar dentro da fábrica e como agir diante de situações de perigo, contando com temas como Segurança nas operações com materiais e gases quentes, Bloqueio e isolamento de energias, e Segurança e saúde nas atividades de mineração. Após a conclusão desta etapa, que ocupa a manhã inteira, caso o indivíduo seja considerado apto com base nas avaliações realizadas, ele recebe os Equipamentos de Proteção Individual (EPIs) necessários e está autorizado a adentrar 31 o ambiente fabril. Os EPIs necessários foram bota, colete refletivo, máscara com filtro, capacete, luva, óculos de proteção e protetor auricular. Na parte da tarde, a rotina foi destinada a conhecer mais detalhadamente o cotidiano da área de segurança, a qual possui um escritório administrativo contendo, entre outros elementos, um cartaz na parede que indica a frequência de acidentes na fábrica e um painel de controle do processo produtivo, operando ininterruptamente e sob a responsabilidade dos operadores, pelo qual conseguimos inclusive acompanhar uma câmera no interior do forno. Durante esta tarde, foram observadas diversas atividades rotineiras, tais como inspeções de segurança em cada equipamento e processo no chão de fábrica, bem como reuniões destinadas a discutir sobre acidentes passados e a melhor forma de tratá-los, visando evitar ocorrências semelhantes no futuro. Estas atividades são sempre realizadas com base em práticas seguras e na consulta a metodologias de gestão de riscos, como a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais, a qual será detalhada a seguir. Tendo em vista a Frequência e Gravidade pela Planilha CAR na Figura 14 e os níveis de risco estipulados na Figura 15, pode-se entender a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais do Forno Rotativo da Indústria de Cimento. A Matriz do Forno Rotativo apresenta atividades com risco alto ou médio, vinculadas à coleta de amostra, operação, atividades envolvendo materiais quentes, manutenção e limpeza. Os perigos associados são muitos, como exposição ao ruído e poeira, calor, superfície escorregadia, iluminação inadequada, e contato com produtos químicos e gases quentes, os quais podem trazer múltiplos riscos vinculados à saúde e segurança. Esses riscos são mitigados com ações como aplicação da APR, treinamento de segurança e meio ambiente, DDS (Diálogo Diário de Segurança), entre outras iniciativas. A Matriz completa está presente no anexo A. 32 Figura 14 – Planilha CAR. Fonte: ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2024. Figura 15 – Níveis de risco. Fonte: ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2024. 33 5 PROPOSTA DE MELHORIA Além da Matriz de Risco apresentada, a operação do forno rotativo está sujeita a diversos procedimentos de segurança. Acesso restrito é permitido apenas a pessoas autorizadas, e na entrada do equipamento há um mapa de risco da área, juntamente com sinalização de acesso. Treinamentos de segurança são conduzidos com todos os funcionários, incluindo a apresentação do método Safestart, utilizado em toda a fábrica. O equipamento passa por inspeções regulares, e os procedimentos corporativos, como a Análise Preliminar de Riscos (APR), devem ser seguidos. Medidas disciplinares são aplicadas em casos de violação da segurança, e são utilizados EPIs específicos, como balaclava para alta temperatura, capuz aluminizado, macacão específico, luvas para agentes térmicos e botas de cano longo para altas temperaturas (ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2024). A comunicação é considerada um aspecto indispensável e está em constante aprimoramento. Entretanto, alguma melhoria pode ser proposta neste aspecto. Atualmente, o procedimento de comunicação ocorre da seguinte forma: o funcionário que visitará o forno solicita permissão ao operador do painel de controle. Se não houver nenhuma anormalidade, o acesso é liberado; caso contrário, o funcionário é alertado pelo operador de controle via rádio para evacuar a área (ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2024). Um processo de melhoria está em andamento para que a comunicação seja aprimorada. Futuramente, pretende-se implantar o seguinte procedimento: instalação de um quadro de gestão na área operacional para divulgação diária das ocorrências operacionais com impacto em segurança e emissão de alerta de segurança interno para toda a unidade em 100% de ocorrências com impacto em segurança (ACERVO INTERNO DA VOTORANTIM, 2024). Como parte dessa melhoria, propõe-se o uso de um sistema de alarme utilizando um temporizador de atraso generalizado modificado combinado com a técnica PCA, ambos apresentados no capítulo de Estudo de Caso. Essa abordagem visa tratar qualquer distúrbio apresentado no forno rotativo de forma preventiva, não corretiva, evitando acidentes e contribuindo para a constante melhoria da segurança do sistema. 34 Para implementação dessa melhoria, é proposta a filosofia Kaízen, que busca promover a melhoria contínua. A filosofia deve ser colocada em prática seguindo-se o ciclo PDCA: Planejar a melhoria; Fazer o plano de ação (com o treinamento de toda a equipe sendo algo de extrema importância); Verificar se os resultados estão de acordo com o esperado e Agir para corrigir quaisquer erros identificados e/ou expandir o método para outros processos da empresa (PEDRA, 2023). O ciclo PDCA mais detalhado está apresentado na Figura 16 e conta com as seguintes etapas: Figura 16 – Ciclo PDCA. Fonte: GOMES, 2021. No Plan, deve-se identificar o problema, analisar o fenômeno, analisar o processo, definir metas e elaborar o plano de ação (GOMES, 2021); No Do, deve-se executar treinamentos, executar o plano de ação e acompanhar o plano de ação; no Check, verificar o que foi executado e analisar os desvios (GOMES, 2021). E finalmente no Act, padronizar os procedimentos, manter os resultados e efetuar correções (GOMES, 2021). 35 Dessa forma, espera-se não apenas investir na segurança, mas também engajar os colaboradores, aumentar a produtividade e melhorar a qualidade e eficiência do processo produtivo (PEDRA, 2023). A seguir, são apresentadas atividades específicas para aplicação do ciclo PDCA no processo foco deste trabalho Plan: - Identificar o problema: controle corretivo e não preventivo dos distúrbios do forno rotativo, o que pode levar a acidentes; - Analisar o fenômeno: o procedimento atual de segurança do forno conta com Matriz de Risco, acesso restrito apenas a pessoas autorizadas, mapa de risco da área, sinalização de acesso, treinamentos de segurança, inspeções regulares do equipamento, Análise Preliminar de Riscos (APR), medidas disciplinares em casos de violação da segurança e utilização de EPIs específicos. Entretanto, para a abordagem ser preventiva ao invés de corretiva, deve-se implementar outros procedimentos de segurança para o forno rotativo, como o alarme de segurança, ligado a um plano de comunicação eficaz; - Analisar o processo: o equipamento do forno rotativo foi apresentado na seção desse trabalho de número 1.2, ressaltando que o processo deve-se ocorrer em uma temperatura alta para que o clínquer formado seja adequado. Por isso, a temperatura é uma variável imprescindível para o sucesso da produção, mas também é uma variável que apresenta um alto risco, por isso é tão importante conhecer o processo para saber controlá-lo da melhor forma; - Definir metas: importante tangibilizar o processo de implementação da melhoria definindo metas, como por exemplo a implementação do sistema de alarme e do quadro de gestão em um determinado prazo, e que toda a equipe deve estar preparada para lidar com a nova realidade a partir do momento que a mesma já estiver funcionando; - Elaborar plano de ação: esse plano conta com várias etapas, como definir qual o melhor sistema de alarme a ser implementado (a sugestão é utilizar o sistema apresentado no estudo, que conta com um temporizador de atraso modificado combinado com a técnica de PCA com parâmetros adicionais), e entender o que deve 36 mudar no processo atual para implementação dessa melhoria, como o plano de comunicação que conta com o quadro de gestão, entre outras coisas; Do: - Executar treinamentos: preparar os funcionários para saber se portar em frente ao novo sistema, utilizando por exemplo a metodologia Safestart que já é usada no restante dos processos da fábrica; - Executar o plano de ação: implementar o sistema de alarme e o plano de comunicação, o que deve ser comandado por especialistas que estão preparados para isso, sempre acompanhados pela área de segurança da fábrica que auxiliará no cumprimento das medidas de segurança; - Acompanhar o plano de ação: observar o andamento da execução do plano de ação com base na medição de KPIs de segurança que podem representar a efetividade da ação implementada ao longo do tempo, comparando inclusive com a efetividade anterior à implementação do novo sistema. Alguns índices que podem ser utilizados para o estudo são FAR, MAR e AAD, e também a técnica PCA, citados no estudo de caso apresentado no trabalho; Check: - Verificar o que foi executado: documentar tudo o que foi feito e checar com o plano de ação para conferir se tudo foi incluído, utilizando sempre meios digitais como a rede interna da empresa para que as informações não sejam perdidas e estejam ao alcance de qualquer um que tenha acesso a esse recurso; - Analisar os desvios: comparar o executado com o previsto no plano de ação em relação aos resultados que eram esperados. Para isso, pode-se utilizar várias técnicas, como o Diagrama de Pareto, que diz que 80% dos problemas podem ser resolvidos com o tratamento de 20% das causas. Para a utilização do Diagrama de Pareto, deve-se seguir o seguinte passo a passo (ZENDESK, 2024): 1) Definir um objetivo para a análise, que no caso seria diminuir os desvios; 2) Criar uma lista das causas do problema, que pode ser feita considerando a percepção dos funcionários que trabalham em contato com o sistema 37 implementado (pode ser feito um formulário para coletar as percepções) e os dados documentados desde o início da ação; 3) Escolher como quantificar as causas, definindo as medidas que serão utilizadas para isso e em qual duração de tempo isso será medido; 4) Coletar e reunir os dados, utilizando planilhas; 5) Organizar a lista de causas em ordem decrescente de frequência, utilizando por exemplo o Excel para isso; 6) Determinar a porcentagem de cada problema, utilizando a seguinte fórmula: % de causa = (n° da frequência com que a falha ocorre / valor da soma da frequência de todos os motivos) x 100; 7) Usar ferramentas para criar o gráfico de Pareto; 8) Criar um plano de ação e otimizar os resultados. O gráfico ficará semelhante ao apresentado na Figura 17, mostrando que o foco do plano de ação deve ser a Causa 1: Figura 17 – Gráfico de Pareto. Fonte: MARCONDES, 2020. Importante ressaltar que o Diagrama de Pareto deve ser utilizado em conjunto com outras metodologias, como o Safestart que é usado na fábrica, pois no caso de ocorrer algum acidente ou quase acidente, esse deve ser tratado como prioridade, independente de sua frequência. A segurança é um valor inegociável e deve ser 38 buscado sempre ter zero acidentes. O sistema de alarme vem para contribuir com isso. Imprescindível que sempre sejam medidos os indicadores de segurança do trabalho para a busca de zero acidentes, como (WILLICH, 2023): 1) Total de acidentes relatados; 2) Taxa de frequência de acidentes: TF = (n° acidentes x 1.000.000) / horas de exposição; 3) Dias sem acidente; 4) Taxa de gravidade de acidentes: TG = (dias perdidos com acidentes x 1.000.000) / horas de exposição; 5) Total de quase acidentes; 6) Nível de produtividade da equipe pós-acidente; 7) Quantidade de doenças ocupacionais; 8) Quantidade de EPIs distribuídos x utilizados; 9) Número de encontros da CIPA (Comissão Interna de Prevenção de Acidentes); 10) Número de treinamentos promovidos; 11) Indicadores de participação de funcionários em treinamentos de segurança; 12) Número de inspeções realizadas; 13) Quantidade de manutenções preventivas realizadas x projetadas; 14) Indicadores de solução de problemas; 15) Tempo médio para resolução de problemas; 16) Não conformidades detectadas; 17) Custos com multas. Act: - Padronizar os procedimentos: replicar o que deu certo para outros processos da fábrica, garantindo que o processo inteiro e as pessoas que trabalham nele seguirão uma linha de raciocínio constante do começo ao fim da produção; - Manter os resultados: seguir o padrão, sendo rígidos quanto aos resultados alcançados, sempre tentando melhorar e diminuir as taxas de erros e incidentes. 39 Inclusive, isso pode ser ressaltado no DDS, diálogo diário de segurança que ocorre na fábrica; - Efetuar correções: pode-se aplicar o ciclo PDCA quantas vezes forem necessárias para o aperfeiçoamento constante do processo. 40 6 CONCLUSÃO Pode-se concluir que o processo produtivo de cimento conta com variáveis que podem determinar o sucesso do produto, como a temperatura. Ademais, essas variáveis também trazem perigo ao processo se mal administradas. Por isso, esse processo deve contar com medidas de segurança como metodologias de risco citadas, focando-se em ferramentas de segurança preventivas e não corretivas. Com base nisso, surge a melhoria proposta do sistema de alarme vinculado a um bom plano de comunicação. Importante considerar o sistema de alarme apresentado por seu temporizador ser mais confiável em questão de precisão e latência do processo, e pela técnica PCA trazer uma remoção aproximada de 90% dos alarmes incômodos. Isso vinculado a metodologias organizacionais como o Ciclo PDCA pode contribuir para uma melhor segurança, maior engajamento dos colaboradores, aumento da produtividade e melhora da qualidade e eficiência do processo produtivo. 41 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABCP. 2024. APLICAÇÕES DO CIMENTO. Disponível em: https://abcp.org.br/cimento/aplicacoes-do- cimento/#:~:text=Vers%C3%A1til%2C%20o%20cimento%20pode%20ser,mat%C3% A9ria%2Dprima%20para%20a%20arte.. Acesso em: 16 mar. 2024. ABCP. 2024. 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