58315518 manutenibilidade em ventiladores equipe 5 2011 1
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENG 312 – TRABALHO DE PROJETOS MECÂNICOS
RELATÓRIO DE PROJETOS DE MÁQUINAS COM
ABORDAGEM EM MANUTENIBILIDADE: ESTUDO DE
VENTILADORES DOMÉSTICOS
Autores:
FABÍOLA CAIRES SAMPAIO
GUILHERME BLANCO
IGOR MORENO SANTOS
PAULO CESAR MOREIRA ARGÔLO
Professor orientador: ROBERTO CÉSAR FERNANDES SACRAMENTO
SALVADOR
Junho/2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENG 312 – TRABALHO DE PROJETOS MECÂNICOS
RELATÓRIO DE PROJETOS DE MÁQUINAS COM
ABORDAGEM EM MANUTENIBILIDADE: ESTUDO DE
VENTILADORES DOMÉSTICOS
Estudo de caso proposto pelo
professor Roberto Cesar Fernandes
Sacramento para a disciplina Eng 312
- Projetos de Máquinas.
Autores:
FABÍOLA CAIRES SAMPAIO
GUILHERME BLANCO
IGOR MORENO SANTOS
PAULO CESAR MOREIRA ARGÔLO
Professor orientador: ROBERTO CESAR FERNANDES SACRAMENTO
Curso: ENGENHARIA MECÂNICA
SALVADOR
Junho/2011
Resumo
O conceito de manutenibilidade está associado à facilidade que um determinado
produto ou sistema possui de receber manutenção. Quanto maior a facilidade, precisão,
segurança e economia na execução de ações de manutenção, melhor é a característica de
manutenibilidade de um determinado produto. Através deste trabalho, foi possível
observar na prática a complexidade e custos envolvidos na manutenção dos
equipamentos presentes no dia-a-dia das pessoas. Neste caso, foi realizado o estudo em
ventiladores domésticos, por serem equipamentos comuns e passíveis de realização de
um bom estudo de manutenibilidade. A partir daí, foi possível concluir o relatório
comparando dois ventiladores de dois fabricantes principais, utilizando, para isso,
indicadores primários e secundários de manutenibilidade.
Palavras chave: Manutenibilidade, Projetos Mecânicos, Ventiladores.
Abstract
The concept of maintainability is associated with the facility that some product
or system has to receive maintenance. How bigger is the facility, precision, security and
economy in the actions of maintenance, better is the feature of maintainability of some
product. Through this exercise, was possible to look at in practice the complexity and
the prices involved in the maintenance of the equipments existing in the routine of the
people. In this case, was did a study in domestic fans, because they are equipments
simple and subject to achievement of a good study of maintainability. Then, was
possible to complete this report comparing two fans of two different main
manufacturers, using, for this, primary and secondary indicators of maintainability.
Key words: Maintainability, Mechanical Design, Fans.
Lista de Abreviaturas
Índice
1 Introdução ............................................................................................................................9
2 Objetivo ..............................................................................................................................12
3 Metodologia .......................................................................................................................13
4 Caracterização do sistema ..................................................................................................15
4.1 Histórico .....................................................................................................................15
4.2 Tipos de ventiladores .................................................................................................16
4.3 Modelos escolhidos ....................................................................................................18
4.4 Funcionamento do ventilador de mesa ......................................................................19
5 Processo de Manutenção do Sistema Escolhido ................................................................25
5.1 Etapas do processo .....................................................................................................25
5.2 Principais falhas dos sistemas em estudo ...................................................................27
6 Equipamentos de Manutenção ..........................................................................................30
6.1 Chave de fenda ..........................................................................................................30
6.2 Multímetro ................................................................................................................30
6.3 Alicate .........................................................................................................................31
7 Avaliação de Manutenibilidade ..........................................................................................33
7.1 Resultado das Visitas às Assistências ..........................................................................33
7.2 Análise de Manutenibilidade ......................................................................................34
8 Referências .........................................................................................................................36
Índice de Figuras
Figura 1-Ventilador Centrífugo ...................................................................................................17
Figura 2 - Ventilador axial...........................................................................................................17
Figura 3 - Ventilador de parede ..................................................................................................17
Figura 4 - Ventilador de teto ......................................................................................................17
Figura 5 -Ventilador de Mesa .....................................................................................................18
Figura 6 - Ventilador de cchão....................................................................................................18
Figura 7 - Ventilador Arno VE30 - Série Alívio ............................................................................18
Figura 8 - Ventilador Mallory Boreal ..........................................................................................18
Figura 9 - Partes básicas do ventilador tipo mesa ......................................................................19
Figura 10 - Foto do bloco motor sem carcaça, indicando a localização do estator ....................20
Figura 11 - Foto do estator .........................................................................................................20
Figura 12 - Rotor ........................................................................................................................21
Figura 13- Foto do bloco motor sem carcaça, mostrando o detalhe do eixo, do rotor e do cabo
de ligação. ..................................................................................................................................21
Figura 14 - Mancal de deslizamento ...........................................................................................22
Figura 15 - Caixa de engrenagens no detalhe .............................................................................22
Figura 16 - Componentes da caixa de engrenagem....................................................................23
Figura 17 - Pino de acionamento ................................................................................................23
Figura 18 - Chave de fenda .........................................................................................................30
Figura 19 - Multímetro (a) de mostrador analógico; (b) de mostrador eletrônico .....................31
Figura 20 - Alicate.......................................................................................................................31
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Especificações dos Modelos Escolhidos .....................................................................13
Tabela 2 - Especificações dos Modelos Escolhidos .....................................................................18
Tabela 3 - Principais defeitos nos ventiladores em estudo acusados pelas assistências técnicas
...................................................................................................................................................27
Tabela 4 - Empresas fabricantes dos ferramentais utilizados na manutenção de ventiladores .32
Tabela 5 - Classificação da gravidade das falhas ........................................................................34
Tabela 6 - Peso dos indicadores na manutenibilidade ...............................................................36
Tabela 7 - Critério utilizado para atribuição das notas ...............................................................36
Tabela 8 - Avaliação de manutenibilidade ..................................................................................36
1 Introdução
“A missão do engenheiro é encontrar soluções para problemas técnicos. Para tanto ele
se baseia em conhecimentos das ciências naturais e da engenharia e leva em conta as
condicionantes materiais, tecnológicas e econômicas, bem como restrições legais,
ambientais e aquelas impostas pelo ser humano.” ²
“Ao considerarmos as diferenças entre os engenheiros, cientistas e matemáticos [...]
vemos que a engenharia relaciona-se também com a invenção. De fato, o processo de
desenvolvimento de algo novo e criativo está no âmago da profissão de Engenharia. Em
uma visão ampla, o projeto mecânico é o processo sistemático de criação de um produto
ou sistema que satisfaz uma das necessidades técnicas da sociedade. [...] Embora um
engenheiro mecânico possa especializar- se em outros campos, geralmente suas
atividades cotidianas se concentram em atividades de projeto.” ¹
“De acordo com a norma ISO 10.006 (Diretrizes de qualidade de gerenciamento de
projetos), projeto é „ um processo único, consistindo de um grupo de atividades
coordenadas e controladas com datas para início e término, empreendido para alcance
de um objetivo conforme requisitos específicos, incluindo limitações de tempo, custo e
recursos.” ³
Requisitos importantes que devem ser levados em conta na elaboração de um projeto
mecânico são: confiabilidade, ergonomia, segurança, baixo custo, fabricabilidade,
durabilidade, manutenibilidade, entre outros.
“A manutenibilidade tem se tornado cada vez mais importante devido ao alarmante
custo de operação e suporte de sistemas e equipamentos. Por exemplo, cada ano a
indústria estadunidense gastar mais de U$ 300 bilhões em manutenção e operação de
suas plantas [...]. Portanto, alguns dos objetivos de aplicar os princípios de engenharia
de manutenibilidade em sistemas e equipamentos são reduzir o custo da manutenção
projetada e o tempo durante as modificações de projeto direcionadas em simplificações
da manutenção.”4
“Sistemas técnicos e produtos, como instalações, máquinas, dispositivos e subconjuntos
capazes de uma função pelo uso estão sujeitos a desgaste ou abrasão, à diminuição da
duração da sua vida útil, à variação das características do material em função do tempo,
p.ex., fragilização e fenômenos similares. [...] Após um determinado tempo de uso e de
parada, a condição real não corresponde mais à condição de projeto. Muitas vezes, o
desvio em relação ao estado nominal não é diretamente perceptível e pode levar a
falhas, interrupções das operações e outros riscos. Devido a essas circunstâncias, o
desempenho da função, a economia e a segurança podem ser seriamente prejudicados.
Paradas súbitas atrapalham o funcionamento normal e sua eliminação não planejada é
dispendiosa. [...]
A manutenção como medida previdente e preventiva cresceu em importância diante de
sistemas, instalações e máquinas cada vez maiores e mais complexos. O projetista
influencia significativamente a realização e o transcurso pela solução básica
selecionada, bem como pela configuração dos detalhes. Assim, [...] ele confere ao
produto manutenibilidade. [...]
Na seleção das soluções deve-se preferir variantes que, concomitantemente, favorecem
uma manutenção simples, p. ex., ausência de manutenção, substituição fácil,
componentes de igual expectativa de vida. Na configuração deve-se ficar atento a fim de
garantir boa acessibilidade e pouco trabalho para montagem e desmontagem. Porém, os
serviços de manutenção não poderão levar a situação que coloque em risco a segurança.
[...]
Providências de projeto que devem ser consideradas já na etapa preliminar e que podem
reduzir o trabalho de manutenção e inspeção:
dar preferência às soluções autocompensadores e auto-ajustáveis,
objetivar um projeto simples e com poucos componentes,
utilizar componentes padronizados,
favorecer acesso fácil,
favorecer desmontagem simples,
empregar um sistema construtivo modular,
utilizar poucas e sempre as mesmas ferramentas.
Para tanto, as instruções de manutenção, inspeção e reparo deverão ser elaboradas e
acompanhar o produto; os pontos para manutenção e inspeção deverão ser claramente
marcados. Para isso fornecem ajuda: DIN 31052: estrutura de instruções para
manutenção e DIN 31054: definição dos tempos e estrutura de sistema de tempo. “²
Dada a importância da manutenibilidade de máquinas e sua influência no projeto
mecânico, fazer uma avaliação da manutenibilidade de um produto, aplicando conceitos
teóricos na prática torna-se fundamental, fazendo com que o estudante se familiarize
com os conceitos que envolvem a manutenibilidade e compreenda como projetar
atendendo aos requisitos que essa propriedade demanda.
Para trazer esse estudo o mais próximo da realidade dos estudantes, foi escolhido para
abordar no presente trabalho um aparelho de uso comum em residências, de simples
operação e cujo funcionamento é facilmente compreendido: o ventilador.
O ventilador tem fundamental importância na qualidade de vida de pessoas que moram
em localidades quentes, sendo uma opção menos custosa para refrigeração, comparados
aos ar condicionados. Os preços de ventiladores variam de 50 a 200 reais, enquanto que
os preços de ar condicionados variam de 600 a 1800 reais. Por esses motivos, os
ventiladores são produtos altamente utilizados e com aquecimento global seu consumo
deve aumentar. No verão de 2011 houve grande crescimento na venda de ventiladores
no Brasil, comparado aos anos anteriores. Na rede Extra – do grupo Pão de Açúcar, o
crescimento foi de 25%, já na rede Wal-Mart foi 70% e na rede Carrefour 75%%. 5
No âmbito da disciplina ENG312- Projetos Mecânicos, ofertada pelo Departamento de
Engenharia Mecânica da Escola Politécnica da UFBA, o presente trabalho apresenta m
estudo sobre a avaliação da manutenibilidade em aparelhos de ventilação doméstica do
tipo mesa de modelos e marcas populares.
2 Objetivo
O presente trabalho tem como finalidade realizar uma avaliação do projeto de
ventiladores no que diz respeito à manutenibilidade. Foram escolhidos para avaliação
dois ventiladores de mesa de marca e modelos mais utilizados, afim de analisá-los
comparativamente no que diz respeito aos fatores que influenciam na sua manutenção.
A partir dessa analise, será possível saber qual aparelho possui um melhor índice de
manutenibilidade e como que cada fator contribui para essa avaliação. Com esses
resultados, é então possível levantar sugestões para o melhoramento do projeto no que
tange a manutenibilidade.
3 Metodologia
Inicialmente foi escolhido o ventilador VE30 da série Alívio fabricado pela ARNO para
fazer o estudo. O motivo da escolha desse modelo específico decorre da facilidade de
acesso e, conseqüentemente, aquisição de informações, devido a uma doação do
aparelho feita para o estudo. Em seguida, procurou-se no mercado outro ventilador de
marca diferente que reunisse as mesmas características que o modelo inicialmente
escolhido. A tabela a seguir traz informações sobre mais outros 4 equipamentos
semelhantes da mesma categoria, de marcas diferentes.
Tabela 1 - Especificações dos Modelos Escolhidos
Através das informações encontradas na tabela, foi escolhido o ventilador Boreal da
Mallory por se assemelhar mais com o modelo VE30 da Arno. Com os dois modelos de
marcas populares escolhidos, foram efetuadas visitas a assistências técnicas. Em cada
assistência foi preenchido um questionário com o objetivo de obter as seguintes
informações:
• Principais defeitos apresentados em cada modelo.
• A gravidade dos defeitos informados.
• As principais causas das falhas.
• Os componentes afetados pelo defeito.
• O procedimento de manutenção adotado.
• O tempo médio de realização do serviço.
• Se há algum treinamento recebido pelos funcionários e como ele é realizado.
• A faixa de custo do serviço.
Com as informações fornecidas pelos técnicos, foi possível evidenciar as principais
falhas que ocorrem nos ventiladores, as que mais danificam o conjunto total do
equipamento, as mais críticas e entender como é o funcionamento do objeto de estudo,
percebendo diferenças entre as marcas distintas, tanto na qualidade das peças, quanto no
número de componentes utilizados. Com essas informações em mãos foi possível dar
início ao estudo de manutenibilidade uma vez que o processo de manutenção estava
sendo desvendado desde a sua entrega à assistência técnica até o "check-out" e
devolução ao cliente.
4 Caracterização do sistema
Os ventiladores são máquinas que, por meio da rotação de um rotor provido de pás
adequadamente distribuídas e acionado por um motor, permitem transformar a energia
mecânica do rotor em formas de energia potencial de pressão e de energia cinética.
Graças à energia adquirida, o ar torna-se capaz de vencer as resistências oferecidas pelo
sistema de distribuição e fazer a movimentação requerida.
A utilização é ampla. Há uma variedade de aplicações domésticas, comerciais e
industriais. Embora os ventiladores possam ser utilizados com qualquer gás, na prática o
ar está quase sempre presente, seja na forma natural como climatização e ventilação,
seja misturado com outros gases, como na exaustão de fornos e sistemas de controle da
poluição. Teoricamente, um ventilador pode ser considerado um compressor de ar. Mas
a distinção ocorre porque, sendo baixas as pressões de saída, os aspectos
termodinâmicos da compressão podem ser desprezados sem grandes erros e a análise
pode ser feita apenas com a equação de Bernoulli.
O fluxo de ar gerado pelo ventilador evapora o suor presente em nossa pele, causando
uma sensação de ar refrescante. Quanto maior a evaporação, maior é a sensação de que
o ambiente está sendo resfriado. Essa sensação é na verdade uma ilusão, pois enquanto a
evaporação do suor resfria o corpo, o ventilador aquece o ar do meio com o
funcionamento do seu motor, isso acontece pelo fato de parte da energia elétrica ser
perdida em forma de energia térmica.
4.1 Histórico
A revolução industrial no final do século XIX introduziu os primeiros
ventiladores, que eram movidos por rodas d'água, fixando pás de madeira ou metal a
eixos usados nas máquinas. O primeiro ventilador que realmente funcionava foi
construído por Omar-Rajeen Jumala em 1832. Ele chamou seu invento, um ventilador
centrífugo, de "bomba de ar". Ventiladores centrífugos foram testados com sucesso em
minas de carvão em fábricas entre os anos de 1832 e 1834. Quando Thomas Edison e
Nikola tesla apresentaram a energia elétrica ao público, período entre o final do século
XIX e início do século XX, o ventilador de uso pessoal foi apresentado. Entre os anos
de 1882 e 1886 em Nova Orleans, Schuyler Skaats Wheeler inventou o primeiro
ventilador movido a energia elétrica. Este invento foi comercializado inicialmente pela
empresa americana Crocker & Curtis, uma empresa de motores elétricos. Em 1882,
Philip Diehl inventou o ventilador de teto. Em meados do século 20, já eram bastante
comuns ventiladores movidos a álcool, óleo, ou querosene.
Os primeiros ventiladores foram fabricados nos Estados Unidos entre o final da
década de 1890 e início da década de 1920 como eletrodomésticos. Eles tinham pás
feitas em latão e, mesmo sendo muito bem construídos internamente, não ofereciam
nenhuma proteção contra a passagem de dedos, mãos ou braços através das pás, pois
não possuíam nenhum tipo de gaiola de proteção envolvendo as pás. Muitas crianças
tiveram mãos e dedos bastante feridos pelos ventiladores.
Na década de 1920, os avanços industriais permitiram a produção em massa de
aço em diferentes formas, reduzindo o preço dos ventiladores e permitindo que mais
pessoas pudessem possuir um em casa. Com a chegada dos sistemas de ar condicionado
central, na década de 1960, muitas empresas fabricantes de ventiladores interromperam
a produção acreditando que o negócio não tinha mais espaço.
Em 1998, Walter K. Boyed, inventou o HVLS, ventilador de grande volume de
ar a baixas velocidades. A invenção teve origem quando Boyed foi solicitado a criar um
sistema que resfriasse o local de cria de gado leiteiro, pois quando a temperatura está
elevada a produção de leite cai significativamente. Utilizando as leis da física e
mecânica dos fluidos, Boyed desenvolveu um ventilador que incorporava 10 pás de
alumínio e tinha quase dois metros e meio de diâmetro. Diferente dos ventiladores de
teto que se movem bem rápido, este ventilador gigante movia-se lentamente. Devido
seu grande diâmetro, o ventilador movia uma grande coluna de ar para baixo sempre
misturando o ar fresco com o ar aquecido de dentro dos celeiros. A invenção também
resfriava o ambiente sem levantar poeira nem causar nenhum tipo de estresse no gado
leiteiro.
Após muitos testes, Boyed percebeu que seu HVLS era muito mais eficiente
energeticamente do que 50 ventiladores de alta velocidade. Atualmente, os ventiladores
de teto HVLS são usados na indústria e em cenários comerciais, incluindo galpões,
locais de manufatura e shoppings centers, pois ajudam a diminuir os custos com
resfriamento.
No século XX, os ventiladores se tornaram utilitários. Hoje os ventiladores
fazem parte da vida de todos, em todos os cantos do mundo. O design básico dos
ventiladores elétricos não mudou significativamente desde o início da década de 1890, e
mesmo sendo, em muitos casos, substituído por um sistema de ar condicionado, ainda é
um eletrodoméstico muito comum e presente em muitos lares.
4.2 Tipos de ventiladores
Este aparelho pode ser de distintos tipos, considerando o sentido de fluxo de ar em
relação ao ambiente ventilado: sopradores (se há injeção de ar no ambiente)
ou exaustores (se há retirada de ar do ambiente).
Existem basicamente dois tipos de ventiladores, cuja escolha depende basicamente da
aplicação: os centrífugos (fig. 1) e os axiais (fig. 2).
Figura 1-Ventilador Centrífugo
Figura 2 - Ventilador axial
Nos ventiladores centrífugos o ar entra na caixa ou voluta, paralelamente ao eixo do
motor e é descarregado perpendicularmente à direção de entrada do ar. Já nos axiais, o
rotor se assemelha a uma hélice, o ar entra e sai do ventilador paralelamente ao eixo
deste. Os axiais são indicados para maiores vazões e menores pressões e correspondem
aos modelos domésticos geral, sendo, portanto, o tipo abordado neste trabalho.
Além disso, os ventiladores axiais podem encontrar-se em diversos tamanhos e
formatos, podendo ser fixados no solo (através de pedestais), na mesa, na parede ou no
teto, conforme ilustra as figuras 3 a 6.
Figura 3 - Ventilador de parede
Figura 4 - Ventilador de teto
Figura 5 -Ventilador de Mesa
Figura 6 - Ventilador de cchão
4.3 Modelos escolhidos
Os ventiladores escolhidos para estudo foram os ventiladores domésticos tipo mesa das
marcas/modelos: Arno/VE30 (fig. 1) e Mallory/Boreal (fig. 2).
Figura 7 - Ventilador Arno VE30 - Série Alívio
Figura 8 - Ventilador Mallory Boreal
A tabela 1 detalha as especificações de cada ventilador escolhido:
Tabela 2 - Especificações dos Modelos Escolhidos
Marca Arno Mallory
Modelo VE30 BOREAL
Tipo Mesa Mesa
Potência 55 55
Nº de Velocidades 3 3
Diâmetro da hélice 30 30
Nº de pás 3 3
Oscilante Sim Sim
Inclinação ajustável Sim Sim
Altura ajustável Não Não
Dimensões aproximadas do produto -
(AxLxP) cm 55,5x38x27,8 53x36x24
Peso aproximado do produto - kg 1,9 1,8
Como se pode observar, foram escolhidos ventiladores do mesmo tipo e de modelos
equivalentes para que a análise comparativa da manutenibilidade seja mais eficiente.
4.4 Funcionamento do ventilador de mesa
O ventilador de mesa é basicamente composto por um motor elétrico ligado
diretamente, através de um eixo, a uma hélice que provoca o movimento rotatório
necessário para deslocar o ar. Além disso, existe também um mecanismo de
engrenagens que utiliza o movimento do eixo para causar um deslocamento horizontal
angular oscilatório do ventilador. Dessa maneira, os componentes básicos do ventilador
tipo mesa estão indicados na figura abaixo e em seguida serão detalhados.
Figura 9 - Partes básicas do ventilador tipo mesa
1. Grade frontal
2. Hélice aerodinâmica
3. Seletor de velocidade
4. Grade traseira
5. Botão de acionamento de oscilação horizontal
6. Bloco motor
7. Trava para regulagem da inclinação – para cima e para baixo
8. Base de apoio
Bloco Motor (fig.9) – O bloco motor é composto pelo estator, pelo rotor e pela
caixa de engrenagens.
Estator (figs. 10 e 11) – É o componente responsável pela criação do campo
magnético através do qual a corrente elétrica gera o torque necessário para provocar o
movimento. Localiza-se no bloco motor.
Figura 10 - Foto do bloco motor sem carcaça, indicando a localização do estator
Figura 11 - Foto do estator
Rotor (figs. 12 e 13) - Através do torque gerado no estator, este componente
move-se rotatoriamente acionando o eixo a ele acoplado. Localiza-se no bloco motor e,
junto com o estator, constitui o motor.
Figura 12 - Rotor
Eixo (fig. 13) – É responsável por transferir o movimento do rotor às hélices e
acionar o mecanismo que provoca o deslocamento angular oscilatório.
Figura 13- Foto do bloco motor sem carcaça, mostrando o detalhe do eixo, do rotor e do cabo de ligação.
Mancais de deslizamento (fig. 14)– Utilizados para alinhar o eixo, o rotor e a
hélice e suportar as cargas axiais e radiais do conjunto. É acoplado ao eixo através de
uma bucha.
Eixo
Rotor
Cabo de Ligação
Figura 14 - Mancal de deslizamento
Hélice (fig. 9) - Utiliza a energia transferida pelo eixo para causar o movimento
principal do equipamento, gerando um fluxo de ar através de suas pás.
Caixa de engrenagens (figs. 15 e 16) - Compõem o mecanismo que provoca o
deslocamento angular oscilatório. Existem três engrenagens no sistema, sendo que a
primeira (motriz) transmite o movimento rotatório do parafuso sem-fim da extremidade
do eixo. Quando o pino de acionamento está acoplado, o movimento é transmitido da
engrenagem motriz para a segunda engrenagem (intermediária). A engrenagem
intermediária, por sua vez aciona a terceira engrenagem (movida) O movimento
rotatório da terceira engrenagem é transformado em movimento angular através de uma
manivela.
Figura 15 - Caixa de engrenagens no detalhe
Manivela
Sem-fim Pino de
acionamento
Engrenagem
motriz
Engrenagem
movida
Figura 16 - Componentes da caixa de engrenagem
Pino de acionamento (fig. 17) – Responsável por transferir o movimento da
engrenagem motriz à movida. Este componente opera em duas posições de forma que
ele pode estar acoplado ou desacoplado da engrenagem movida, ativando ou
desativando, respectivamente, o mecanismo de movimento oscilatório angular.
Figura 17 - Pino de acionamento
Manivela (fig. 15) – É ligada à base do ventilador em uma extremidade e à
engrenagem movida na outra proporcionando o movimento oscilatório angular.
Cabo de ligação (fig. 13) – Responsável por transmitir a energia elétrica da rede
ao estator.
Pino de
acionamento
Engrenagem
Movida
Engrenagem
Intermediária
Estrutura de proteção (fig. 9) – Composta pela grade frontal e traseira, funciona
como um item de segurança tanto para que o equipamento não seja danificado (proteger
a hélice do meio externo), como também um item de segurança para o usuário.
Carcaça – Envolve todo o conjunto de motor elétrico, eixo e engrenagens,
isolando-os do meio externo.
Trava para regulagem da inclinação (fig. 9) – Permite a regulagem do ângulo na
vertical da cabeça do ventilador, através de seu desatarrachamento.
O princípio de operação do ventilador é relativamente simples. O sistema tem sua
potência fornecida através de um motor elétrico que gira a hélice utilizando um eixo
como elemento de transferência de movimento. Essa rotação da hélice provoca uma
sucção de ar na parte traseira do ventilador e uma descarga na dianteira, dessa forma
produzindo um fluxo de ar. Esse fluxo de ar é fruto do ângulo entre a hélice e o plano
frontal do ventilador associado à rotação do motor. Sem esse ângulo da hélice não
haveria fluxo e quanto maior a velocidade de rotação do motor, maior é a quantidade de
ar deslocada.
O motor elétrico é ajustado a uma determinada velocidade, regulada pelo operador. A
hélice, ligada ao motor, começa a girar deslocando a massa de ar, criando o fluxo. O
movimento do motor aciona a caixa de engrenagens na parte traseira do ventilador que
em conjunto com uma manivela provoca o movimento oscilatório angular da cabeça do
ventilador. Isso ocorre por que uma rosca presente no final do eixo se comporta como
um parafuso sem fim quando submetida ao movimento rotatório, acionando uma coroa
(motriz), que transmite a rotação para a outra engrenagem (movida). A engrenagem
movida é presa a uma manivela, que é a responsável pelo movimento oscilatório angular
da cabeça do ventilador.
5 Processo de Manutenção do Sistema Escolhido
O ventilador doméstico de mesa é um aparelho de baixo custo e assim também é sua
manutenção, comparado com os demais eletrodomésticos devido a sua simplicidade.
Por isso, seus usuários não têm a preocupação em fazer a manutenção preventiva. Nas
assistências técnicas visitadas, todos os serviços realizados em ventiladores foram de
manutenção corretiva.
5.1 Etapas do processo
O processo de manutenção feito nas assistências técnicas são semelhantes, podendo ser
resumidos em um fluxograma de 9 etapas básicas:
ORÇAMENTO
DESMONTAGEM CHECK-IN PRÉ
DIAGNÓSTICO
DIAGNÓSTICO INTERVENÇÃO
TESTE
MONTAGEM
CHECK-OUT
As etapas são detalhadas a seguir:
Check-in: O cliente chega na loja e relata os problemas observados no aparelho. Essa
etapa dura no máximo 5 min.
Pré diagnóstico: Baseado nas informações dadas pelo cliente, o funcionário identifica
qual a possível falha e quais suas possíveis causas. Como as informações do cliente nem
sempre são confiáveis, pois muitos clientes são leigos, esse não pode ser considerado
um diagnóstico propriamente dito. Assim, as informações do cliente servem como base
para o funcionário direcionar quais os componentes ele irá avaliar no diagnóstico. Essa
etapa dura no máximo 5 min e é simultânea ao check-in
Desmontagem: A desmontagem do aparelho é necessária para que a intervenção seja
feita. Para alguns defeitos o diagnóstico é possível sem a desmontagem, mas, como a
maioria dos defeitos são internos, geralmente é preciso desmontar o aparelho. Esse
procedimento dura em média de 2 a 3 min.
Diagnóstico: O diagnóstico propriamente dito é uma ratificação ou retificação do pré-
diagnóstico. O funcionário examina os componentes baseado nas informações do
cliente, verifica se as informações procedem, identifica qual é a falha e quais as
possíveis causas. Esse procedimento dura em média 5 min.
Orçamento: De posse da identificação da falha e suas possíveis causas é possível fazer o
orçamento do serviço de manutenção. O orçamento é feito em média em 3 min.
Intervenção: Na maioria das vezes, a etapa de intervenção no processo de manutenção
dos ventiladores constitui apenas na substituição do componente defeituoso. Essa etapa,
junto com o diagnóstico é a mais demorada, durando em média de 3 a 7 min, a depender
do defeito. Para defeitos mais complicados, essa etapa pode ser repetida várias vezes,
prolongando sua duração.
Teste: O equipamento é testado para verificar se a intervenção foi bem sucedida. Caso
não seja, a intervenção deve ser feita mais uma vez de maneira mais detalhada até que o
equipamento funcione de maneira correta. Essa etapa dura no máximo 1 min
Montagem: A depender de quais componentes tenham sido afetados, a montagem pode
ser feita antes ou depois de o equipamento ser testado. Para grande parte dos defeitos, a
montagem não precisa ser efetuada completamente para testar o aparelho. Essa etapa
dura em média 3 min.
Check-out: Entrega do ventilador para o cliente com o serviço de manutenção realizado.
5.2 Principais falhas dos sistemas em estudo
Todas as falhas verificadas nas entrevistas com as assistências técnicas estão listadas no
anexo 2. Na tabela abaixo estão listadas as principais falhas que serão detalhadas em
seguida.
Tabela 3 - Principais defeitos nos ventiladores em estudo acusados pelas assistências técnicas
Item Falha Causa Gravidade Reparo Custo
(R$)
Tempo
(Min)
1
Ruído durante
o
funcionamento
Folgas entre a parte
lateral do estator e o
restante do corpo do
motor causam
vibração, gerando o
barulho.
Média Substituição
do estator 45 45
2
Quebra do
suporte de
articulação
Quedas ou qualquer
tipo de choque no
aparelho.
Alta Substituição
do suporte 20 15
3
Travamento do
motor durante
o
funcionamento
Problema na bobina Alta Substituição
do motor 20 35
4 Queima do
fusível
Queda de energia
quando plugado ou
uso em tensão
indevida (mal uso)
Alta Substituição
do fusível 20 18
5
Não
funcionamento
do motor
Devido ao desgaste
do estator e do
conjunto de buchas
em torno do eixo, o
motor começa a
apresentar
problemas de
vibração até o ponto
em que deixa de
funcionar.
Alta
Substituição
do estator. Há
casos em que
é possível
apenas uma
limpeza e
lubrificação
das peças do
motor
30 30
6
Interrupção na
transmissão de
corrente para o
aparelho
Folga do cabo de
alimentação, devido
a uma má fixação
ou por alguma
queda sofrida pelo
ventilador.
Alta
Emenda do
cabo ou
substituição.
10 18
7
Não
funcionamento do motor
Queima do motor
por
superaqucimento,
devido ao uso
Alta Substituição
do motor 25 40
prolongado
8
Interrupção do
movimento
oscilatório
horizontal
Uma das
engrenagens
responsáveis pelo
movimento sai do
conjunto.
Baixa
Substituição
da
engrenagem
20 20
1- O ruído ocorre durante o funcionamento do ventilador, independente da velocidade
da hélice, e incomoda bastante quem estiver no mesmo ambiente que o ventilador. Ele é
provocado por folgas entre a parte lateral do estator do motor (fig. 1) e o restante do
corpo do motor. Devido a essa folga, há muita vibração entre o estator que é feito de
plástico e o resto do corpo do motor feito de metal, causando o barulho e grande
desgaste da peça feita de plástico. Os principais componentes afetados são as buchas do
motor e o eixo que gira a hélice. Por se tratar de um desgaste dos elementos, o
procedimento de manutenção adotado é a troca destes por peças novas, mas de mesmo
material, resolvendo o problema momentaneamente até que ocorra o desgaste
novamente.
2 – O suporte de articulação, que fica localizado na junção entre a parte móvel do
ventilador e o seu suporte, frequentemente apresenta quebra. Sem o suporte de
articulação, o ventilador fica partido em duas peças e não pode ser usado. A principal
causa da falha é que o suporte feito de plástico não é resistente o suficiente para
aguentar impactos no caso de quedas ou qualquer tipo de choque. As versões anteriores
do modelo possuíam uma bucha metálica que dava suporte à peça plástica aumentando
sua resistência, porém a bucha foi removida nos modelos atuais. O serviço de
manutenção consiste na troca da peça que falhou por uma idêntica, pois atualmente só
há no mercado peças sem a bucha metálica.
3 - O motor trava repentinamente durante o funcionamento. Isso acontece por um
problema na bobina e o principal componente afetado é o próprio motor que para de
funcionar. Na serviço de manutenção, o motor é substituído por um novo idêntico ao
danificado.
4 - Fusível queima com bastante frequência. O problema é provocado quando há uma
queda de energia e o ventilador não é removido da tomada. Pode também ocorrer
queima do fusível se o usuário conectar a tomada numa rede com tensão diferente
daquela para a qual o aparelho foi projetada. Nenhum componente é afetado, pois o
fusível protege os outros componentes.
5 – Esse defeito é um agravamento da falha 1. Devido ao desgaste, o motor começa a
apresentar problemas de vibração até o ponto em que deixa de funcionar. Como apenas
o estator lateral do motor é feito de plástico, o motor não é perdido. O serviço consiste
na troca das peças plásticas por outras novas de mesmo material, o que permite que o
problema volte a ocorrer mesmo havendo substituição da peça. Há casos em que é
possível apenas uma limpeza e lubrificação das peças do motor, o que ocasiona um
desgaste menor com o passar do tempo até que a peça necessite ser trocada.
6 - Rompimento do cabo de alimentação do motor no ventilador. O problema aparece,
pela simples folga do cabo ligado ao motor que por não estar bem fixado se solta ou
aparece por algum choque do ventilador e o cabo é partido. O serviço é realizado
através da emenda do cabo ou substituição por um novo a depender do estado em que se
encontra o cabo.
7 - O motor não liga mais. Alguns dos ventiladores superaquecem depois de passar
muito tempo ligado, e isso queima o motor. Nas ocasiões em que isso ocorreu, apenas o
motor foi danificado, tendo que ser substituído por um novo, mas idêntico, havendo
possibilidade de o defeito acontecer novamente. Esse defeito é menos freqüente.
8 - O movimento oscilatório deixa de funcionar devido a uma falha na caixa de
engrenagem. Essa falha ocorre quando uma das engrenagens desconjuga da outra, não
transmitindo o movimento. Geralmente isso ocorre devido ao mal uso do usuário,
quando ele aciona com muita força o botão de acionamento de oscilação horizontal.
Esse defeito não impede o funcionamento do ventilador, por isso, muitas vezes os
usuários não procuram a assistência técnica para consertar o aparelho.
6 Equipamentos de Manutenção
As ferramentas utilizadas para a manutenção de um ventilador qualquer, de maneira
geral, são geralmente as mesmas. Tais ferramentas são relativamente simples e de fácil
manuseio, devido ao fato de o ventilador ser um aparelho simples. Dentre elas pode-se
citar a chave de fenda, multímetro e alicate. Essas ferramentas estão detalhadas a seguir
e posteriormente há uma tabela com os fabricantes dessas ferramentas.
6.1 Chave de fenda
São ferramentas de metal com cabo isolante (geralmente plástico ou acrílico). Possui
ponta estreita e chata e possibilita ao operador fixar e remover parafusos. Para isto,
encaixa-se a chave na fenda do parafuso e gira-se a mesma.
São as ferramentas mais utilizadas na manutenção de ventiladores. (fig. 14)
Figura 18 - Chave de fenda
6.2 Multímetro
É um aparelho capaz de medir algumas grandezas elétricas, tais como corrente e tensão.
Pode ser de mostrador analógico ou eletrônico.
A sua função na manutenção de ventiladores é a de analisar a passagem de corrente nos
pontos onde se deseja conhecer (fig. 15)
Figura 19 - Multímetro (a) de mostrador analógico; (b) de mostrador eletrônico
6.3 Alicate
São ferramentas articuladas que servem para multiplicar a força aplicada pelo operador
sobre um determinado objeto. Esse aumento da força é explicado com base no princípio
de alavanca, ou seja, aumentando-se o braço de alavanca (distância entre o ponto em
que se deseja aplicar a força e o ponto onde realmente se exerce a mesma), é necessária
a aplicação de uma carga menor para obter mesmos resultados.
Os alicates podem ser dos tipos de corte, de pressão e universal.Os alicates de corte
possuem a função básica de cortar. Os de pressão são usados para fixar peças e
desapertar parafusos danificados, por exemplo. Os universais são capazes de pressionar
e cortar.
No caso da manutenção de ventiladores,os alicates têm a função de fixar peças para
auxiliar na remoção de parafusos, por exemplo (fig. 16)
Figura 20 - Alicate
Tabela 4 - Empresas fabricantes dos ferramentais utilizados na manutenção de ventiladores
Empresa/
tipo
equipamento
Chave de
Fenda Alicate Multímetro
Tramontina X X
Sunwa X
Timrich X X
Componel X X X
Brasfort X X X
7 Avaliação de Manutenibilidade
A manutenibilidade de dois modelos foi avaliada e posteriormente seus resultados
foram comparados buscando encontrar o ventilador com melhor manutenibilidade.
Ambos os modelos escolhidos possuem 9 assistências técnicas autorizadas em Salvador
que estão listadas no anexo 3.
O primeiro modelo, o VE30 da Arno (fig. 7) possui um motor de 55 Watts de potência,
três velocidades de funcionamento, uma hélice com diâmetro de 30 cm, 55 cm de altura
e pesa 1,9 kg.
O modelo fabricado pela Mallory, o Mesa Boreal (fig. 8), foi escolhido por ter
características semelhares ao primeiro modelo. Ele também possui um motor
fornecendo 55 Watts de potência, os mesmo 30 cm de diâmetro da hélice, três
velocidades de funcionamento, sendo um pouco mais baixo e ligeiramente mais leve,
com 53 cm de altura e 1,8 kg.
7.1 Resultado das Visitas às Assistências
O objetivo das visitas realizadas a 4 assistências técnicas na cidade de Salvador, era
levantar as principais falhas que ocorrem nos dois eletrodomésticos de marcas distintas.
Era necessário levantar os componentes afetados por uma determinada falha com o
intuito de perceber se uma pequena falha, muitas vezes negligenciada, estava causando
um grande estrago no equipamento. Em cada uma das assistências buscou-se obter as
seguintes informações sobre as falhas:
Causa
Reparo executado
Custo do reparo
Tempo de reparo
Gravidade
Um relatório detalhado com informações das visitas realizadas encontra-se em anexo
nesse documento.
O parâmetro utilizado para avaliar a gravidade da falha, foi a classificação das
consequências causadas por esta falha. A avaliação foi classificada em alta, média e
baixa de modo que danos que apresentassem consequências insignificantes seriam
considerados de gravidade baixa, os danos que causassem algum tipo de avaria maior
que a baixa seria classificada média, passando para alta quando o dano fosse maior.
Essa classificação na forma de avaliação pode ser vista na tabela a seguir de maneira
mais detalhada.
Tabela 5 - Classificação da gravidade das falhas
A tabela abaixo traz os resultados de forma simplificada de acordo com os critérios
estabelecidos, apresentando a análise de cada uma das falhas identificadas.
7.2 Análise de Manutenibilidade
Manutenibilidade é um atributo que caracteriza a maior ou menor facilidade de realizar
as atividades de manutenção. Os fatores e causas determinantes da manutenibilidade
têm relação com o projeto, mas também tem vinculação com questões como erros de
operação e falta de sobressalentes, entre outros. Uma parte das causas da baixa
manutenibilidade está nas deficiências de projeto que dificultam a execução do processo
de manutenção. A utilização de técnicas de engenharia reversa permite obter
informações do projeto para estudar a manutenibilidade da máquina. (Sacramento,
2010)
Quanto maior a manutenibilidade, menor será o custo na hora de realizar um serviço de
manutenção devido a facilidade com a qual o serviço é executado. As empresas além de
preocuparem com a qualidade de seus produtos na hora do projeto, também devem estar
preocupadas com a manutenibilidade do seu equipamento. Se o produto apresentar
alguma falha e a manutenibilidade dele for baixa, o preço do conserto pode beirar o
preço de um equipamento novo e o cliente desiste daquela marca e parte para outra que
oferece esse benefício. Com isso podemos ver que manutenibilidade toma grande
importância no projeto e deve receber devida atenção quando a empresa está
preocupada com a imagem de sua marca e a satisfação de seus clientes.
Este conceito de manutenibilidade também se encontra atrelado ao da confiabilidade.
Isso é simples de perceber, pois se uma maquina apresenta maior facilidade de execução
durante a manutenção, ela pode ser considerada mais confiável mostrando menor
chance de falhar.
Nesse contexto, percebe-se a necessidade de indicadores para a avaliação da
manutenibilidade. Esses indicadores irão julgar cada etapa do processo de manutenção e
a eles é dado uma nota que varia de 0 a 10, sendo 0 nenhuma contribuição com a
manutenibilidade e 10 total contribuição com a manutenibilidade. Essa nota associada a
pesos ligados à importância de que cada parte toma no processo define a
CLASSE DA FALHA DESCRIÇÃO
BAIXANão prova perda do desempenho do equipamento e não pode
causar nenhum dano ao usuário ou equipamento
MÉDIA
Diminui o desempenho do equipamento, mas não impede de
fncionar parcilamente. Pode causar futuros danos mais sérios,
porém não causa dano ao usuário.
ALTAImpede que o equipamento funcione. Pode causar sérios danos
(irreversíveis) ao equipamento. Espõe o usuário a riscos.
manutenibilidade daquela falha. Os indicadores estão apresentados abaixo com seus
respectivos pesos e estes estão justificados na tabela 6.
Facilidade de acesso (Peso 5) - Possui grande importância para a realização da
manutenção. Muitas vezes uma dificuldade no acesso a determinado
componente crítico, provoca a substituição de uma peça em bom estado ou
mesmo do equipamento como um todo pela impossibilidade de manutenção
apenas da peça que falhou.
Grau de especialização exigido da mão-de-obra (Peso 3) - Se o manutenção
exigir um profissional com alta qualificação, devido à complexidade do serviço,
o custo do serviço se torna mais caro e em alguns casos é mais vantajoso
adquirir um aparelho novo. Quanto maior for o nível de especialização
requerido, menor a nota dada.
Simplicidade ferramental (Peso 3) - Esse indicador avalia se o processo
necessita de um ferramental especial, que muitas vezes são difíceis de ser
obtidos no mercado e possuem preço mais elevado.
Conteúdo do Manual (Peso1) - Avalia se o manual traz todas as informações
necessárias para que o usuário saiba em que condições o produto deve operar e
como manuseá-lo de maneira que ele dure mais sem que haja mal uso.
Especificações técnicas e informações sobre assistências técnicas autorizadas
devem estar presente.
Possibilidade de propagação do defeito (Peso 4) - Em alguns casos, a falha de
algum componente, por menor que seja, pode danificar outras peças e cessar o
funcionamento do equipamento. Já em outros casos, mesmo com mais de um
componente danificado, o aparelho continua a funcionar parcialmente.
Frequência da falha (Peso 4) - Fator de extrema importância, que determina a
confiabilidade do sistema e pode evidenciar sérias deficiências de projeto dos
componentes envolvidos na falha. Em virtude disso, o peso atribuído foi o
máximo da escala adotada, 4. Quanto menor for a nota, mais frequente é o
defeito.
Número de componentes envolvidos no serviço (Peso 5) - Quanto mais
componentes estiverem envolvidos na manutenção do aparelho, mais
ferramentas serão utilizadas, mais tempo será gasto no processo e, em algumas
situações, mais peças em bom estado, deverão ser trocadas. Quanto maior o
número de componentes envolvidos no processo, menor a nota dada.
Tabela 6 - Peso dos indicadores na manutenibilidade
Fonte: Autor
Para a atribuição das notas de forma a transformar a avaliação qualitativa em
quantitativa foi criado o critério descrito abaixo na tabela 7.
Tabela 7 - Critério utilizado para atribuição das notas
CRITÉRIO NOTA
Ruim 1
Regular 4
Bom 7
Excelente 10
Fonte: Autor
Utilizando os critérios apresentados nas tabelas 6 e 7, foram atribuídos valores aos
índices como mostrados na tabela 8 a seguir.
Tabela 8 - Avaliação de manutenibilidade
INDICADORES PESO NOTA PARCIAL
ARNO VE30 MESA BOREAL
Facilidade de acesso 5 7 10
Grau de especialização exigido da mão de obra 3 10 10
Simplicidade ferramental 3 10 10
Facilidade de diagnóstico 3 7 7
Conteúdo do Manual 1 7 10
Frenquência da falha 4 7 4
Possibilidade de propagação do defeito 4 7 4
Número de componentes envolvidos no serviço 5 4 7
Somatório 28 Σ(PiNi)=199 Σ(PiNi)=208
Nota final 7,1 7,4
7.3 Análise dos resultados
Como pudemos constatar, o modelo Boreal da Mallory obteve desempenho ligeiramente
melhor que o modelo VE30 da Arno em relação à manutenibilidade, sendo que ambos
foram classificados como manutenibilidade boa. Uma observação feita por um
entrevistado em uma das visitas às assistências, foi que o ventilador da Arno é um
produto superior ao da Mallory, uma vez que apresenta falhas menos freqüentemente.
Porém, a manutenção do ventilador Mallory é mais simples e barato, pois possui menos
componentes e de manutenção mais fácil.
PESO CLASSIFICAÇÃO
1,0 e 2,0 Pouca influiência na manutenibilidade
3,0 Causa algum tipo de prejuízo na manutenibilidade
4,0 e 5,0 Grande influência na manutenibilidade
7.4 Proposta de melhoria
A parte lateral do estator, nesses modelos de ventilador, é de plástico e por isso se
desgasta facilmente. Esse fato gera as folgas que são as causas da vibração. Esta, por
sua vez, ao longo do tempo faz com que o motor pare de funcionar adequadamente.
Como proposta de melhoria, sugere-se que a parte lateral do estator seja feita de um
material mais resistente. Isto aumentaria a vida útil da peça, diminuindo a freqüência da
falha.
Em relação a manutenibilidade, o modelo VE30 da Arno pode ser melhorado
simplificando as informações do manual, diminuindo o numero de componentes e
simplificando seus mecanismos de funcionamento. Já o modelo Boreal da Mallory pode
melhorar sua manutenibilidade melhorando a qualidade dos seus componentes,
aumentando a vida útil deles.
8 Referências
1- Introdução à Engenharia Mecânica. Jonathan Wickert, 2ª Ed, Ed. Thomson 2007
2- Projeto na engenharia. Gerhard Pahl, Wolfgang Beitz, Jörg Feldhusen, Karl-
Heinrich Grote, 6ªed., Ed Edgard Blücher, 2005.
3- Gerenciamento de Projetos. Carlos Magno da Silva Xavier. 1ª Ed. Ed Saraiva.
2006.
4- Maintainability, Maintenance, and Reliability for Engineers. B. S. Dhillon.
2006.
5- R7 Notícias. Vinícius Alburqueque 05/02/2011
6- BLANCHARD, Benjamin. Logistics engineering and management. 4th ed.
Englewwod Cliffs: Prentice Hall, 1992. p. 15.
7-