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Metodologia para desenvolvimento de projeto de forno de carbonização transportável

The transport of wood from the forest to the carbonization areas impacts the operational cost for the production of charcoal, in addition to limiting viable economic radius for the wood acquisition. The sale value of charcoal, used as a reducer by the steel industry is directly associated with chang...

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Autor principal:	Biscaia, Ricardo Vinicius Bubna
Formato:	Tese
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2022
Assuntos:	Fornos - Combustão Carbonização Carvão vegetal Projeto de produto Furnaces - Combustion Carbonization Charcoal Product design CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26942
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id	riut-1-26942
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spelling	riut-1-269422022-01-25T06:05:38Z Metodologia para desenvolvimento de projeto de forno de carbonização transportável Methodology for the development of a transportable carbonization kiln project Biscaia, Ricardo Vinicius Bubna Braghini Junior, Aldo https://orcid.org/0000-0001-9388-3073 http://lattes.cnpq.br/1542491584454798 Braghini Junior, Aldo https://orcid.org/0000-0001-9388-3073 http://lattes.cnpq.br/1542491584454798 Francisco, Antonio Carlos de https://orcid.org/0000-0003-0401-4445 http://lattes.cnpq.br/6457056051910603 Michaloski, Ariel Orlei https://orcid.org/0000-0001-5802-3764 http://lattes.cnpq.br/3016288410389201 Barcellos, Daniel Camara http://lattes.cnpq.br/6012920962189476 Colmenero, João Carlos https://orcid.org/0000-0002-0759-568X http://lattes.cnpq.br/0149134194151779 Fornos - Combustão Carbonização Carvão vegetal Projeto de produto Furnaces - Combustion Carbonization Charcoal Product design CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO Engenharia/Tecnologia/Gestão The transport of wood from the forest to the carbonization areas impacts the operational cost for the production of charcoal, in addition to limiting viable economic radius for the wood acquisition. The sale value of charcoal, used as a reducer by the steel industry is directly associated with changes in the price of pig iron (commodity), as it is the highest cost input for its production. Therefore, it is considered necessary to improve charcoal production processes, through the development of kiln alternatives that meet the specific needs of producers. In the initial stages of new product development, many criteria that are relevant to customers, however, which depend on the product's performance to be measured, are disregarded. Therefore, the objective of this work was to create a methodology for the development of a transportable kiln project, in order to reduce costs with transporting wood to the carbonization squares, considering kiln performance estimates to select the most adequate conceptual project to the needs of decision makers. The methodology for the development of the kiln conceptual design comprised: i) characterization of commercially available, patented charcoal kilns; ii) definition of relevant criteria for selecting transportable kiln design variables; iii) development of transportable kiln alternatives; iv) application of a Trapezoidal Bipolar Fuzzy TOPSIS decisionmaking method associated with the Bestworst method for weighting. The decision method was evaluated by a univariate sensitivity analysis, in order to identify the behavior of the applied method responses, as a function of the criteria weights variation and a design FMEA was developed to reduce identified risks in the design. Six alternatives for transportable kiln projects were developed with different constructive structures and applied materials. The decision method ranked the alternatives according to the interests of three decision makers. The results allowed to order the alternatives of conceptual projects through a selection adjusted to the interests of decision makers. The sensitivity analysis showed that the method indicates that changing the priorities of decision makers in relation to the criteria can form another ranking to adjust to the new interests of these decision makers. A conceptual design of a transportable kiln was developed with a methodology that contributes to cost reduction during the initial stages of product development, as it directs towards the design alternative that is most likely to meet the expectations of the consulted customers/decision makers. O transporte de madeira da floresta até as praças de carbonização impacta no custo operacional para produção de carvão vegetal, além de limitar em raios econômicos viáveis para aquisição da madeira. O valor de venda do carvão vegetal, utilizado como redutor pela indústria siderúrgica está associado diretamente às variações do preço do ferro gusa (commodity), pois é o insumo de maior custo para sua produção. Portanto, entendese necessária a melhoria dos processos produtivos de carvão vegetal, por meio do desenvolvimento de alternativas de fornos que atendam necessidades específicas de produtores. Nas etapas iniciais de desenvolvimento de novos produtos, muitos critérios relevantes para os clientes, porém, que dependem do desempenho do produto para serem mensurados, são desconsiderados. Portanto o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para elaboração de um projeto de forno descarbonização transportável para produção de carvão vegetal, a fim de reduzir custos com transporte de madeira até as praças de carbonização, considerando estimativas de desempenho do forno para seleção do projeto conceitual mais adequado às necessidades de decisores. A metodologia para o desenvolvimento do projeto conceitual do forno compreendeu: i) caracterização de fornos de carvão vegetal patenteados e disponíveis comercialmente; ii) definição de critérios relevantes para seleção de variáveis de projeto de fornos transportáveis; iii) desenvolvimento de alternativas de fornos; iv) aplicação de um método de tomada de decisão Trapezoidal Bipolar Fuzzy TOPSIS associado ao Bestworst method para ponderamento. O método de decisão foi avaliado por uma análise de sensibilidade univariada, a fim de identificar o comportamento das respostas do método aplicado, em função da variação dos pesos dos critérios e um FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) de projeto foi desenvolvido para reduzir riscos identificados no projeto. Seis alternativas de projetos de fornos transportáveis foram desenvolvidas com diferentes estruturas construtivas e materiais aplicados. O método de decisão ranqueou as alternativas de acordo com os interesses de três decisores. Os resultados permitiram ordenar as alternativas de projetos conceituais por meio de uma seleção ajustada aos interesses de decisores. A análise de sensibilidade mostrou que o método indica que a alteração das prioridades dos decisores em relação aos critérios, pode formar outro ranking para ajustarse aos novos interesses destes decisores. Foi desenvolvido um projeto conceitual de forno transportável com uma metodologia que contribui para redução de custos durante as etapas iniciais de desenvolvimento de produto, pois direciona para a alternativa de projeto com maior probabilidade de atender às expectativas de clientes/decisores consultados. 2022-01-24T14:06:47Z 2022-01-24T14:06:47Z 2021-12-15 doctoralThesis BISCAIA, Ricardo Vinicius Bubna. Metodologia para desenvolvimento de projeto de forno de carbonização transportável. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26942 por openAccess Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção UTFPR
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description	The transport of wood from the forest to the carbonization areas impacts the operational cost for the production of charcoal, in addition to limiting viable economic radius for the wood acquisition. The sale value of charcoal, used as a reducer by the steel industry is directly associated with changes in the price of pig iron (commodity), as it is the highest cost input for its production. Therefore, it is considered necessary to improve charcoal production processes, through the development of kiln alternatives that meet the specific needs of producers. In the initial stages of new product development, many criteria that are relevant to customers, however, which depend on the product's performance to be measured, are disregarded. Therefore, the objective of this work was to create a methodology for the development of a transportable kiln project, in order to reduce costs with transporting wood to the carbonization squares, considering kiln performance estimates to select the most adequate conceptual project to the needs of decision makers. The methodology for the development of the kiln conceptual design comprised: i) characterization of commercially available, patented charcoal kilns; ii) definition of relevant criteria for selecting transportable kiln design variables; iii) development of transportable kiln alternatives; iv) application of a Trapezoidal Bipolar Fuzzy TOPSIS decisionmaking method associated with the Bestworst method for weighting. The decision method was evaluated by a univariate sensitivity analysis, in order to identify the behavior of the applied method responses, as a function of the criteria weights variation and a design FMEA was developed to reduce identified risks in the design. Six alternatives for transportable kiln projects were developed with different constructive structures and applied materials. The decision method ranked the alternatives according to the interests of three decision makers. The results allowed to order the alternatives of conceptual projects through a selection adjusted to the interests of decision makers. The sensitivity analysis showed that the method indicates that changing the priorities of decision makers in relation to the criteria can form another ranking to adjust to the new interests of these decision makers. A conceptual design of a transportable kiln was developed with a methodology that contributes to cost reduction during the initial stages of product development, as it directs towards the design alternative that is most likely to meet the expectations of the consulted customers/decision makers.
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