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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ENG312 – PROJETOS MECÂNICOS I
Avaliação de Projetos de Máquinas pelo
Enfoque da Manutenibilidade.
O caso do redutor de pressão do sistema de armazenamento
e alimentação de GNV para automóveis.
Autores: Overlach Fonseca Lima Campos
Reinaldo Piton Barreto Júnior
Saulo Queiroz Figliuolo
Orientador: Professor MSc Roberto César Fernandes Sacramento
Salvador
2008
2
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ENG312 – PROJETOS MECÂNICOS I
Avaliação de Projetos de Máquinas pelo
Enfoque da Manutenibilidade.
O caso do redutor de pressão do sistema de armazenamento
e alimentação de GNV para automóveis.
Autores: Overlach Fonseca Lima Campos
Reinaldo Píton Barreto Junior
Saulo Queiroz Figliuolo
Orientador: Professor MSc Roberto César Fernandes Sacramento
Curso: Engenharia Mecânica
Área de concentração: Projetos Mecânicos
Trabalho apresentado na disciplina ENG-312 Projetos Mecânicos I, como
parte do processo de obtenção de aprovação.
Salvador
2008
3
AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de prestar nossos sinceros agradecimentos a todos que nos
ajudaram a concluir este trabalho, principalmente aos funcionários das empresas
visitadas, Feras Gás, Gás Point e F.Sampaio Autogás, que nos atenderam e foram
muito prestativos, auxiliando a execução deste.
4
RESUMO
Este trabalho foi desenvolvido para a análise de um projeto com o enfoque na manutenibilidade, e, em seguida, estudar o sistema de armazenamento e alimentação de GNV para automóveis. Após o levantamento de dados, decidiu-se concentrar o trabalho no caso do redutor de pressão, sendo este o equipamento mecânico que demanda maior manutenção. Justificou-se o estudo do redutor de pressão com cálculos estatísticos que culminaram com a estimativa do custo anual da manutenção deste no Brasil. Buscou-se demonstrar a função de cada uma das peças do referido sistema de GNV, além de todos os elementos de máquina presentes no redutor de pressão. Além disso, os princípios de funcionamento da peça em análise foram explicados. Os processos de manutenção, com todas as suas variáveis, foram explicitados e, por fim, apresentou-se a análise propriamente dita da manutenibilidade. Para isso, comparou-se o nível deste critério de projeto em dois modelos de redutor de pressão diferentes, a tradicional empresa nacional Rodagás, e a italiana, mundialmente conhecida, Intergás, pontuando e pesando os principais fatores de influência para este estudo.
Palavras-chave: projeto mecânico; redutor de pressão de alimentação de GNV; manutenibilidade e manutenção.
5
ABSTRACT
This work was developed for analysis of a desing with focus on maintainability, for then study the garnering and alimentation system os VNG for automobiles. After the removal of data, was decided to examine the case of pressure reducing, sendo the mechanical equipment that demands more maintenance. This study was justified with statistical calculations that culminated with the estimation of maintaining annual cost of this equipment in Brazil owing its desing characteristics. The function of each piece of related system was appeared as well as all the components of the machine in the pressure reducing. Moreover, the principles of operation of the system were explained. The procedures for maintenance with all its variables were explained, and finally presented the proper analysis of maintainability. The criterion par of the desing was compared on two differents models of pressure reducing, the national company Rodagás and the word cognized italian company Intergás, scoring and weighing the main infusion factors for this study. Keywords : Mechanical Design, Pressure Reducing, Maintainability and Maintenance.
6
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Projeto 11
Figura 2 – Componentes do sistema 14
Figura 3 – Posicionamento dos componentes 18
Figura 4 – Desenho técnico do redutor da Intergás 21
Figura 5 – Vista explodida do redutor da Intergás 22
Figura 6 – Funcionamento do redutor através do equilíbrio de forças 23
Figura 7 – Detalhe da válvula de controle do fluxo do gás 23
Figura 8 – Câmaras de entrada e saída de gás 24
Figura 9 – Local de aquecimento 25
Figura 10 – Sugestão de localização para o redutor 27
Figura 11 – Gráfico de pareto 30
Figura 12 – Diagrama de Causa e Efeito 32
Figura 13 – Nível Sigma 34
Figura 14 – Fluxograma do Processo de Manutenção 39
Figura 15 – Fatores secundários de manutenibilidade 46
Figura 16 – Bancada para teste de pressão e estanqueidade 49
Figura 17 – Chaves utilizadas na manutenção do redutor 50
Figura 18 – Imagens dos equipamentos da Kaptor 50
Figura 19 – Redutor da Intergás 56
Figura 20 – Redutor da RodaGás 58
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Componentes do sistema de injeção de GNV 15
Tabela 2 – Posição dos componentes do sistema de GNV 19
Tabela 3 – Posicionamento recomendado para o redutor 26
Tabela 4 – Manutenções referentes a um mês de solicitações 29
Tabela 5 – Oportunidades de falha 33
Tabela 6 – Elementos de Fixação 35
Tabela 7 – Elementos de Apoio 36
Tabela 8 – Elementos Elásticos 37
Tabela 9 – Elementos de Vedação 38
Tabela 10 – Tempo de manutenção para os principais defeitos 45
Tabela 11 – Comparação entre modelos 57
Tabela 12 – Notas dos redutores 58
8
ÍNDICE
Introdução 09
1. O equipamento – redutor de pressão do sistema de injeção de GNV 13
1.1. O sistema de injeção de GNV 13
1.2. Posicionamento do Sistema de injeção de GNV 18
1.3. Funcionamento do sistema 20
1.4. O redutor de pressão – princípio de funcionamento 21
1.5. A escolha da peça 27
1.6. Elementos de máquina encontrados no redutor de pressão 34
2. O processo de manutenção do redutor 39
2.1. Fluxograma do processo de manutenção 39
2.2. Detalhamento do processo do processo de manutenção 40
2.3. Principais tipos de defeitos 42
2.4. Tempo gasto para manutenção 43
3. Equipamentos de manutenção 47
4. Avaliação da manutenibilidade 50
4.1. Diferentes conceitos de manutenibilidade aplicados ao projeto mecânico
de peças 50
4.2. Indicadores de avaliação 51
4.3. Custo Brasil 51
4.4. Pesos dos critérios de avaliação 53
4.5. Critérios de estabelecimento de notas 54
4.6. Análise dos dados 58
4.7. Comentários sobre deficiências e melhorias 58
5. Referências 60
6. Anexos 63
9
INTRODUÇÃO
O dinamismo existente em todos os tipos de inter-relações humanas é maior a
cada dia, e um dos principais exemplos disso é o uso de sistemas de locomoção,
tanto de cargas quando de pessoas.
Essa intensidade de transporte, necessária para suprir as necessidades do
dinamismo socioeconômico e comercial, demanda um consumo enorme de
energia, sob forma de combustível. Foi analisando estes custos e as questões
ambientais que o uso do GNV para carros comuns de transporte particular se
tornou uma alternativa viável.
Os automóveis de transporte particular, no entanto, para consumirem GNV
precisam de uma adaptação: os sistemas de armazenamento e alimentação de
GNV para automóveis, comumente chamados de “Kits de GNV” e que será tratado
neste trabalho como “sistema de injeção de GNV”. Todo este equipamento é
adicionado ao veículo e ao seu cotidiano. Porém, devido ao fato de ser uma
máquina relativamente nova, surge uma questão: como se dá a manutenibilidade
do referido sistema?
Este trabalho terá como etapa principal a análise dos projetos do sistema de
injeção de GNV pelo critério da Manutenibilidade. Serão apresentados alguns
conceitos, como engenharia reversa – a fim de justificar a iniciativa de sugerir
melhorias de projeto, e ergonomia – que é um dos fatores que influenciam no nível
deste critério de projeto. Demais conceitos importantes utilizados e abordados,
assim como metodologias aplicadas serão explicados.
Será apresentada uma análise profunda das principais demandas de
manutenção do sistema de injeção de GNV, concentrando-se em um dos
componentes: o redutor de pressão, que tem seu estudo justificado no capítulo 1.
Assim, será possível pontuar qualitativamente os fatores primários da
manutenibilidade do mesmo, medindo quantitativamente o custo, o tempo e a
freqüência do seu reparo (Sacramento, 2008). Em seguida, serão mostrados
fatores secundários, que qualificam as etapas do processo de manutenção,
Diagnóstico; Orçamentação; Autorização; Desmontagem; Intervenção; Montagem;
10
Entrega, pois estes são menos óbvios e se tornam críticos quando da observação
de usuários comuns e menos capacitados tecnicamente (Sacramento, 2008).
Estes estudos devem proporcionar uma tentativa de melhorar a manutenibilidade
do redutor de pressão, caso seja possível apresentar soluções viáveis, funcionais
e econômicas.
O desenvolvimento deste trabalho tem uma metodologia relativamente simples.
Decidiu-se estudar o projeto do sistema de injeção de GNV pelo enfoque da
manutenibilidade, pois foi o critério requerido pelo orientador da equipe, professor
MSc Roberto Sacramento, como também, devido à experiência prévia dos autores
com o referido sistema.
Em seguida, após uma discussão inicial dos membros da equipe, foram
definidas as instaladoras de sistema de injeção de GNV a serem visitadas para
obtenção de informações técnicas. Um questionário, então, foi desenvolvido para
guiar o raciocínio dos técnicos entrevistados para os dados em estudo. Assim
visitou-se as seguintes empresas: Feras Gás, F. Sampaio Auto Gás, e Gás Point,
onde os respectivos funcionários tiveram a gentileza de colaborar, além de
fornecer amostras de peças defeituosas, componentes do referido sistema, para
melhor análise e ilustração do trabalho.
Em seguida, por meio de um levantamento das semelhanças entre as
respostas ao questionário, foi feita a reunião dos principais problemas apontados.
Para escolher uma das peças para o estudo, seria, então, desenvolvida uma
análise com uma série de critérios como freqüência, custo, tempo e dificuldade de
reparo (localização e ergonomia), bem como a criticidade das conseqüências de
falha.
Logo, com a seleção da peça em que o estudo será focado, pode-se fazer uma
análise aprofundada, em diferentes marcas, do projeto da mesma, atentando para
os tipos e modos de falha, e suas respectivas conseqüências de manutenção.
Aqui cabe a apresentação de alguns dos conceitos mais importantes para o
perfeito entendimento dos assuntos abordados. É válido salientar que tais
conceitos variam de acordo com a fonte, mas são essencialmente os
apresentados a seguir:
11
Projeto:
De acordo com a norma ISO 10006 (Diretrizes para Qualidade de
Gerenciamento de Projetos), projeto é um esforço temporário para criar um
serviço ou produto ou resultado exclusivo, consistindo de um grupo de atividades
coordenadas e controladas com data para início e término.
Figura 1 – Projeto
Fonte:Autor
Engenharia Reversa
Trata-se de obter um modelo teórico a partir de um pré-existente. Se faz
necessário o completo entendimento dos princípios científicos de funcionamento,
além da forma geométrica de cada elemento de máquina componente da peça
estudada, a qual deverá integrar uma máquina.
Custo Brasil
É a estimativa do quanto a população brasileira gasta com um determinado
fato em um período de um ano (Sacramento, 2008). No caso deste estudo,
12
estimaremos, em reais, o montante gasto no ano de 2007, em todo país, com a
manutenção de Kits GNV devido ao Redutor de pressão.
Vida Útil
Trata-se do tempo, em horas, dias, meses ou anos, que uma peça durará,
quando da sua utilização em uma máquina. Esse tempo normalmente é um dos
critérios de projetos adotados pelo engenheiro, seguindo o conceito de
durabilidade.
13
1. O EQUIPAMENTO – REDUTOR DE PRESSÃO DO SISTEMA DE INJEÇÂO DE GNV
Para a consecução um entendimento aprofundado acerca dos princípios
básicos de funcionamento e manutenibilidade do redutor de pressão de um Kit
GNV, faz-se necessária a apresentação de uma visão geral de todo o sistema.
Para isto, far-se-á a análise do redutor após uma breve introdução dos princípios
abordados a seguir.
1.1 O sistema de injeção de GNV
A alimentação dos motores de combustão interna por GNV é feita através de
um sistema adicional de armazenagem e utilização de combustível instalado no
veículo. Alguns componentes essenciais deste sistema são: válvula de
abastecimento, tubulação de alta pressão, cilindro, manômetro, redutor de
pressão, módulo eletrônico, atuador, simulador de bicos e chave comutadora.
Uma visão esquemática da instalação de um Kit GNV, assim como a função
básica de seus componentes, será apresentada a seguir:
14
Figura 2 – Componentes do Sistema
Fonte: RodaGás.
15
Tabela 1 – Componentes do sistema de injeção de GNV Fonte: Autor
COMPONENTE ILUSTRAÇÃO FUNÇÃO
Válvula de Abastecimento
Recebe o gás da bomba de
combustível e o encaminha ao
cilindro.
Tubulação de alta pressão
Transporta o gás da válvula de
abastecimento ao cilindro e do
cilindro ao redutor de pressão.
Cilindro
Armazena o GNV proveniente da
válvula de abastecimento a
pressões da ordem de 220bar. A capacidade
volumétrica de um cilindro varia de acordo com o
espaço disponível no veículo,
variando de 7,5m3 a 21m3 para
veículos de médio porte.
16
Manômetro
Verifica a pressão antes da entrada
do combustível no redutor.
Redutor de Pressão
Reduz e estabiliza a pressão do gás proveniente do
cilindro para injeção no motor em torno de 1bar.
Módulo Eletrônico
Gerencia o funcionamento de
todo o sistema, coordenando as
ações do atuador e do simulador de
bicos.
Atuador
De acordo com o acionamento da
chave comutadora, impede ou permite
a passagem de gás para o redutor
de pressão.
17
Simulador de Bicos Injetores
Simula um sinal de perfeito
funcionamento dos bicos injetores para
que a central de injeção eletrônica
não identifique qualquer anomalia
devido à substituição do combustível.
Chave Comutadora
Alterna o uso de combustível do
GNV para o combustível
original (gasolina ou álcool
hidratado) e vice-versa.
Sonda Lâmbda
Verifica a qualidade da
queima no interior do motor
18
1.2 Posicionamento do sistema de injeção de GNV
Figura 3 – Posicionamento dos componentes.
Fonte: Catálogo de Redutores da Rodagás.
A figura 3 apresenta o posicionamento dos diversos componentes do sistema
de injeção de GNV em relação ao veículo e ao motor. O cilindro de
armazenamento de gás é geralmente instalado na parte posterior do veículo, mais
precisamente no porta-malas. Em seguida, a tubulação de alta pressão transporta
o GNV através da parte externa do veículo, junto ao assoalho. A chave
comutadora fica localizada no painel de instrumentos do veículo, possibilitando ao
condutor alternar facilmente o uso dos combustíveis. Os demais componentes
(módulo eletrônico, atuador, redutor de pressão e simulador de bicos injetores)
ficam alocados no habitáculo do motor (WIKIPEDIA, 2007). Uma ilustração
detalhada de alguns componentes é mostrada na tabela 2.
19
Tabela 2 – Posição dos componentes do sistema de GNV
Fonte: Autor
COMPONENTE ILUSTRAÇÃO POSIÇÃO RELATIVA
Cilindro
Porta-Malas (ou alternativamente
abaixo do assoalho)
Válvula de Abastecimento
Localizada junto à entrada do
combustível original
Módulo Eletrônico
Habitáculo do Motor
Redutor de Pressão
Habitáculo do Motor
20
Atuador
Habitáculo do Motor
Sonda Lâmbda
Instalada no corpo do Escapamento
Chave Comutadora
Painel de Instrumentos
1.3 Funcionamento do sistema
Ao abastecer, o gás proveniente da bomba de combustível é injetado na
válvula de abastecimento e é encaminhado ao cilindro através da tubulação de
alta pressão, onde permanece armazenado a pressões da ordem de 220 bar
(pressão necessária para acumular grandes quantidades de combustível em
pequenos volumes, resultando numa maior autonomia do veículo sem perda
excessiva de espaço).
Quando o motor é acionado, o combustível é encaminhado ao motor através
da tubulação (também de alta pressão), porém a injeção não pode ser feita a
pressões elevadas. Deste modo, o fluxo de gás é transportado até o redutor de
pressão que constitui parte fundamental no funcionamento de todo o sistema de
21
injeção de GNV, pois atua na redução e estabilização da pressão do gás
proveniente do cilindro até a descarga no coletor de admissão, sendo ainda
sensível às solicitações do motor e fornecendo a quantidade de gás necessária
para atender a todos os regimes de trabalho (HOWSTUFFWORKS, 2004).
O gás é então descarregado no coletor de admissão onde é misturado ao ar
ambiente e injetado no motor para queima. Após a queima, os gases de
combustão deixam o motor pelo escapamento, onde está instalada a Sonda
Lâmbda que registra a qualidade da queima no motor.
Havendo alguma anomalia (mistura com excesso de gás ou de ar), a Sonda
Lâmbda informa ao módulo eletrônico que age no atuador regulando o fluxo de
gás natural até que a mistura seja otimizada (CATÁLOGO DE REDUTORES DA
INTERGÁS, 2000).
1.4 O redutor de pressão – princípio de funcionamen to
Figura 4 – Desenho técnico do redutor da Intergás.
Fonte: Autor
22
O princípio de funcionamento do redutor de pressão de um Kit GNV
assemelha-se em muito ao regulador de pressão de estações de gás.
A redução é feita através de um mecanismo regulador que funciona através do
equilíbrio de forças produzidas pela massa de GNV que entra no redutor e a força
da mola reguladora devidamente calibrada deste mecanismo que faz a vedação
entre as duas câmaras através da compressão de uma válvula (CATÁLOGO DE
REDUTORES DA RODAGÁS, 2003). Uma ilustração deste princípio é mostrada
na figura 5.
Quando a pressão na primeira câmara do redutor (da ordem de 200 à 220bar)
multiplicada pela área superficial da válvula de vedação (em torno de 18mm2)
supera a força produzida pela mola, uma porção de gás passa através do orifício e
expande-se na segunda câmara, reduzindo a pressão a valores da ordem de 1bar
que poderá então ser encaminhado ao motor do veículo (CATÁLOGO DE
REDUTORES DE PRESSÃO DA INTERGÁS, 2000).
Figura 5 – Vista explodida do redutor da Intergás.
Fonte: Autor
23
Figura 6 – Funcionamento do redutor através do equilíbrio de forças.
Fonte:Autor
Figura 7 – Detalhe da válvula de controle do fluxo do gás.
Fonte: Autor
Mola - Elemento elástico responsável pelo controle da vazão de gás.
Obturador - Elemento de vedação responsável pelo controle e estanqueidade da passagem de gás.
24
Adicionalmente, quando o gás é expandido na segunda câmara, sua
temperatura diminui rapidamente (atingindo cerca de -10oC) e tende a fazer com
que as paredes internas do redutor se congelem (CARTILHA DE INSTALAÇÃO -
GÁS POINT, 2006). Para que isto não ocorra, é indicado fazer uma comunicação
da água do sistema de arrefecimento do veículo com as partes internas do redutor
forçando a troca de calor da água quente com a superfície externa da câmara de
gás aquecendo a região como pode ser visto na figura 6. As setas indicam a
entrada e saída da água de arrefecimento.
Figura 8 – Câmaras de entrada e saída de gás.
Fonte: Autor
Primeira câmara – entrada
Segunda câmara - saída
25
Figura 9 – Local de aquecimento. Fonte: Autor
Para um melhor aproveitamento, economia de material e segurança, o
melhor local de fixação pode ser determinado observando-se as seguintes
recomendações.
O redutor deverá ser instalado:
1. O mais próximo possível da admissão de gás pelo motor
2. O mais longe possível da bateria e cabos de alta tensão do veículo
3. Em locais de fácil acesso
4. Do mesmo lado da tubulação de alta pressão de gás
5. O mais longe possível de locais excessivamente quentes
Entrada de gás Primeira câmara
Orifício de passagem de gás
Saída de gás
Entrada do fluido de arrefecimento
Saída do fluido de arrefecimento
26
6. Próximo à tubulação de arrefecimento do motor
7. Evitando locais de excessiva ventilação
Para um melhor aproveitamento, economia de material e segurança, o melhor
local de fixação do redutor de pressão pode ser determinado observando-se as
recomendações que constam na tabela 3.
Tabela 3 – Posicionamento recomendado para o redutor.
Fonte: Autor
RECOMENDAÇÃO MOTIVO
O mais próximo possível da admissão
de gás pelo motor Economia de tubulação de alta pressão
O mais longe possível da bateria e
cabos de alta tensão do veículo Reduzir o risco de explosão
Em locais de fácil acesso Permitir o fácil abastecimento
Do mesmo lado da tubulação de alta
pressão de gás
Minimizar a perda de carga do
escoamento de gás até o redutor
O mais longe possível de locais
excessivamente quentes
Evitar danos às mangueiras
Próximo à tubulação de
arrefecimento do motor
Reduzir o percurso da água de
arrefecimento do motor
Evitando locais de excessiva ventilação Evitar o congelamento do GNV no
interior do redutor
27
Figura 10 – Sugestão de localização para o redutor.
Fonte: www.gaspoint.com.br
1.5 A escolha da peça
Escolheu-se estudar o redutor de pressão do sistema de injeção de GNV
devido ao fato de este apresentar, segundo as justificativas mostradas a seguir, a
segunda maior freqüência de manutenção em um veículo convertido para o uso do
combustível gasoso, além de apresentar um grande número de oportunidades de
falha e uma probabilidade alta de apresentar um defeito a cada ano, o que o torna
crítico, já que seu mau funcionamento pode causar detonações, defeitos em
componentes inerentes e originais do motor, bem como a total seção do
fornecimento de GNV na admissão, impedindo o funcionamento com o gás.
28
Para desenvolver a justificativa, fez-se o uso da metodologia lean six sigma,
uma filosofia que ajuda a implementar ferramentas importantes para o controle de
serviços, equipamentos e processos produtivos (Xerox Lean 6σ).
1.5.1 Gráfico de Pareto
Para efetuar a escolha da peça, inicialmente utilizou-se um método estatístico
simples: Gráfico de Pareto, que mostra a freqüência relativa de defeitos por nível,
fornecendo assim uma ferramenta de priorização de forma que as atividades de
melhoria de processo possam ser organizadas para se obter o máximo
rendimento.
Com este, observa-se a freqüência de manutenção de cada agrupamento de
equipamentos afins, e conseqüentemente pode-se focar mais a análise em uma
das peças. Para obter o gráfico de Pareto, formulou-se a tabela 4, a seguir.
29
Tabela 4 – Manutenções referentes a um mês de solicitações.
Fonte: Feras Gás
Item Frequencia Garantia do equipamento
Frequência dividida
Percentual por
Acumulado %
(anos) pelo tempo de garantia agrupamento
Parte Elétrica 46,64 46,64 Troca de simulador de bicos 4 1 4,00
Troca de corretor de avanço 6 1 6,00 Troca de chave comutadora 2 0,5 4,00 Troca de fusível acionador da chave comutadora 7 0,1 70,00 Troca do potenciômetro indicador de volume de GNV 1 0,5 2,00
Troca do atuador 3 1 3,00
Redutor 46,55 93,19 Ajuste de marcha lenta 8 0,1 80,00
Ajuste de alta pressão 2 1 2,00 Troca do redutor 3 2 1,50 Limpeza do redutor 5 1,5 3,33 Troca da membrana do redutor 3 1,5 2,00
Valvulas 6,29 99,48 Troca da válvula de abastecimento 2 0,5 4,00
Troca da válvula solenoide 3 0,5 6,00 Troca da válvula de baixa 1 0,5 2,00
Escoamento 0,39 99,87 Vazamentos em tubulaçõs de alta 3 4 0,75
Armazenamento 0,13 100,00
Cilindro 1 4 0,25
Visto isso, conclui-se que os problemas mais freqüentes são de ordem elétrica,
porém não é este o foco deste trabalho, mas sim uma análise de manutenibilidade
de peças mecânicas. Portanto, com o auxilio do gráfico de pareto abaixo ficou
evidente que o Redutor de pressão é a parte mais interessante para analisar.
30
Grafico de Pareto
0,005,00
10,0015,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,0065,0070,0075,0080,0085,0090,0095,00
100,00
Parte Elétrica Redutor Valvulas Escoamento Armazenamento
%
Percentual por grupamento
Acumulado
Figura 11 – Gráfico de pareto.
Fonte: Autor
O gráfico justifica, portanto, o foco na análise do projeto do Redutor de pressão
dos Kits GNV pelo viés da manutenibilidade. Observa-se que o redutor tem a
segunda maior freqüência de manutenção em um carro convertido para uso de
combustível gasoso.
Da tabela 4 se obtém o número normalizado de falhas que ocorre devido ao
redutor (freqüência dividida pelo tempo de garantia: 88,33), para um número total
normalizado de 191 possíveis falhas ao longo de um mês, nos 54 veículos
consertados. Os dados foram normalizados dividindo-se a freqüência pelo tempo
de garantia no intuito de acrescentar pesos à ocorrência de cada um, sendo esse
período razoável devido aos estudos que as empresas desenvolvem para a vida
útil dos mesmos. Estes dados foram obtidos pela colaboração da equipe de uma
empresa convertedora de automóveis para GNV de Salvador: Feras Gás. Em
seguida aprofundou-se a análise para o Redutor de pressão.
31
1.5.2 Nível Sigma
Nível sigma é uma métrica estatística baseada em número de defeitos por
milhão de oportunidades de falha. Níveis sigma altos representam bons
processos. A filosofia Lean Six Sigma prega a garantia de qualidade em serviços,
produtos, equipamentos e processos. O nível seis sigma (referente ao nome em
inglês desta filosofia) leva a ínfimos três defeitos para cada milhão de
oportunidade de falha, enquanto que os níveis dois e três sigma indicam
respectivamente 300.000 e 65.000 falhas nas mesmas condições (Xerox Lean
6σ). Existe uma calculadora de nível sigma que depende dos dados obtidos para o
gráfico de Pareto, e do número de oportunidades de falha, que por sua vez utiliza
informações do diagrama de causa e efeito.
1.5.3 Diagrama de causa e efeito:
É utilizado na filosofia Six Sigma para definir as relações entre as fontes de
incerteza e as conseqüentes falhas. Nesta etapa, se faz necessário referenciar quais são os requisitos críticos
demandados do redutor para o pleno funcionamento do Kit de GNV: Pressão
constante a 1 bar e a quantidade de gás necessária para o giro em cada instante
do motor.
Com este diagrama, portanto, consegue-se observar quais as principais fontes
dos erros no final do processo, e conseqüentemente as causas e conseqüências
de cada uma.
32
Figura 12 – Diagrama de Causa e Efeito.
Fonte: Autor
1.5.4 Oportunidades de falha do redutor:
Oportunidade de falha é todo e qualquer tipo de defeito que um determinado
processo, equipamento ou serviço pode apresentar, independentemente do seu
nível. A tabela a seguir apresenta os defeitos que podem ocorrer, sua causa raiz e
a variável, dentre as supracitadas no diagrama de causa e efeito, que esta causa
representa.
Falhas mecânicas na atuação do redutor.
Perda das funções de selagem da junta.
Preenchimento dos estágios do redutor por corpo estranho.
Aquecimento do redutor insuficiente
Perda natural de regulagem.
Variabilidade ou incoerência no valor da pressão fornecida pelo redutor. Fornecimento insatisfatório de gás para o pleno funcionamento do motor, de acordo com a velocidade.
VARIÁVEIS EFEITOS
Entupimento nos dutos de escoamento do GNV.
DIAGRAMA DE CAUSA E EFEITO
33
Tabela 5 – Oportunidades de falha.
Fonte: GNV - Inconvenientes, Causas e Soluções
Defeito/Falha Causa Variável
Motor com rotação
interrompida na aceleração,
baixa rotação irregular,
perda de potência, não
responde as exigências de
aceleração.
Entrada do Redutor com
excesso de sujeira ou óleo. Entupimento nos dutos de
escoamento do GNV. Desprendimento da
membrana. Perda das funções de
selagem da junta.
Consumo excessivo. Regulador de alta
excessivamente aberto. Perda natural de
regulagem. Congelamento do redutor de
pressão. Marcha Lenta
irregular logo depois de
rodar em grande velocidade
ou distâncias prolongadas.
Temperatura baixa próximo
ao redutor. Aquecimento do redutor
insuficiente Tubulação da entrada do
redutor com restrições. Entupimento nos dutos de
escoamento do GNV. Circulação de água
insuficiente no redutor. Aquecimento do redutor
insuficiente Vazamento ou cheiro de gás
(metano, que é o principal
componente) dentro do
veículo.
Vazamento no Redutor de
Pressão. Perda das funções de
selagem da junta.
Perda de potência. Obstrução no Redutor com
excesso de sujeira ou óleo
no interior.
Preenchimento dos
estágios do Redutor por
corpo estranho. Veiculo não procede à
partida no gás e marcha
lenta não estabiliza.
Redutor não abre passagem
para GNV por mau
funcionamento do sistema
de diafragma/mola internas.
Falhas mecânicas na
atuação do Redutor.
Marcha lenta do motor não
estabiliza funcionando no
gás (GNV).
Presença de água ou óleo
dentro do 3ª etapa do
redutor.
Preenchimento dos
estágios do Redutor por
corpo estranho.
34
Com isto, observa-se que existem 10 oportunidades de falha para cada redutor
em uso.
A posse desses dados torna possível o cálculo do nível sigma, utilizando uma
calculadora. Assim, completando as células em amarelo ouro, a calculadora
mostra o nível sigma na célula lilás e o número de defeitos por milhão de
oportunidades na cinza:
Figura 13 – Nível Sigma.
Fonte: Autor
A figura acima do resultado da calculadora de nível sigma indica que para cada
um milhão de redutores de pressão, 46.246 irão falhar em um período de um ano,
devido ao seu baixo nível sigma: 3,2.
Mais adiante este resultado ajudará no cálculo estimado de quanto o Brasil
gastou com a manutenção do redutor de pressão no ano de 2007.
1.6 Elementos de máquina encontrados no redutor de pressão
1.6.1 Elementos de fixação
A grande maioria dos conjuntos mecânicos utiliza elementos de máquina para
fixação. Dentre todos os existentes, os mais utilizados nesses conjuntos são os
35
parafusos, porcas, arruelas, rebites e pinos. A tabela 6 mostra os elementos de
fixação encontrados no redutor de pressão.
Tabela 6 – Elementos de Fixação.
Fonte: Autor
ELEMENTO ILUSTRAÇÃO FUNÇÃO QUANTIDADE
Parafuso 1
Prender a tampa
principal à carcaça do
redutor
6
Parafuso 2
Prender a tampa
posterior à carcaça
juntamente com a porca
4
Porca
Fornecer o torque
necessário à fixação da
tampa posterior
4
1.6.2 Elementos de apoio
Os elementos de apoio geralmente não são essenciais ao funcionamento
mecânico específico da máquina, porém nem por isso podem ser considerados
dispensáveis. Estes constituem acessórios auxiliares para o funcionamento de
36
todo o sistema. Os elementos de apoio encontrados no redutor de pressão são
apresentados na tabela 7.
Tabela 7 – Elementos de Apoio.
Fonte: Autor
ELEMENTO ILUSTRAÇÃO FUNÇÃO QUANTIDADE
Haste
Ligar a base do redutor ao parafuso de fixação na carcaça do
veículo
1
1.6.3 Elementos elásticos
A utilização de elementos elásticos pode ser percebida em conjuntos
mecânicos para amortecer choques, absorver vibrações ou ainda funcionar como
retorno de posição, uma vez cessada a força ou o torque que movimentada o
sistema ou parte dele. Nos redutores de pressão encontramos duas aplicações de
elementos elásticos do tipo mola apresentadas na tabela 8.
37
Tabela 8 – Elementos Elásticos.
Fonte: Autor
ELEMENTO ILUSTRAÇÃO FUNÇÃO QUANTIDADE
Mola 1
Pressionar o elemento de
vedação contra as
câmaras de gás
2
Mola 2
Pressionar a válvula,
controlando o fluxo de gás
entre a primeira e a
segunda câmara
1
1.6.4 Elementos de vedação
Os elementos de vedação atuam de maneira diversificada e são específicos
para cada tipo de atuação. Os elementos deste tipo mais conhecidos são as juntas
e anéis de borracha, podendo ainda ser encontrados elementos de diferentes tipos
e materiais. O material do elemento de vedação deve ser compatível com o
produto a ser vedado para que não ocorra uma possível reação química entre
eles. Os elementos de vedação presentes no redutor são apresentados na tabela
9.
38
Tabela 9 – Elementos de Vedação. Fonte: Autor
ELEMENTO ILUSTRAÇÃO FUNÇÃO QUANTIDADE
Junta posterior
Evitar a fuga de gás pelo
espaço entre a carcaça e a
tampa posterior do
redutor
1
Junta anterior
Evitar a fuga de gás pelo
espaço entre a carcaça e a
tampa anterior do
redutor
1
Obturador
Restringir a passagem do gás entre a primeira e a
segunda câmaras
1
39
2. O PROCESSO DE MANUTENÇÃO DO REDUTOR
2.1 Fluxograma do processo de manutenção
O processo de manutenção em qualquer equipamento, realizado por um
técnico especializado, usualmente, é constituído das seguintes etapas:
diagnóstico, orçamentação e autorização do serviço, desmontagem, intervenção,
montagem, testes e entrega. Pode-se observar o procedimento pelo fluxograma
na figura 9.
O procedimento de manutenção detalhado será apresentado a seguir. A
avaliação de cada etapa do fluxograma do processo de manutenção será
mostrada no último item de avaliação de manutenibilidade.
Figura 14 – Fluxograma do Processo de Manutenção. Fonte: Autor
40
2.2 Detalhamento do processo de manutenção.
Nesta parte do trabalho, as etapas mostradas no fluxograma do processo de
manutenção serão apresentadas mais detalhadamente.
Como mostrado, o fluxograma se apresenta com 5 modos diferentes para
especificar cada atividade:
- Retângulo, usado para mostrar um processo opcional ou
eventual. No fluxograma acima apresenta a percepção da
falha pelo usuário do automóvel convertido para combustível
gasoso.
- Retângulo com pontas arredondadas, usado para mostrar um
processo alternativo. No fluxograma apresenta a tentativa de
ajuste, um processo que o próprio usuário pode precisar, logo
antes de procurar um técnico autorizado.
- Paralelogramo, usado para mostrar uma etapa em que dados
são levantados ou estudados. Na manutenção do redutor de
pressão pode ou não ser necessário, dependendo do tipo de
falha. Em casos que o usuário nem chega a perceber
qualquer tipo de problema, um equipamento de diagnóstico
eletrônico percebe uma mistura ruim (com falta ou excesso de
combustível) ao levantar dados sobre a quantidade de
oxigênio dos gases do escapamento.
- Losango, usado para mostrar uma decisão. A partir de um
processo imprescindível, como diagnóstico, pode-se
selecionar qual rumo as próximas etapas do processo
deverão seguir.
- Retângulo com linhas verticais, usado para representar
processos imprescindíveis, que neste fluxograma são:
Diagnóstico, Orçamentação, Autorização, Desmontagem,
Intervenção, Montagem e Entrega. Estes são os principais
41
passos do processo de manutenção e serão melhor
explicados a seguir.
2.2.1 Processos imprescindíveis.
Orçamentação, autorização e entrega são processos de ordem técnico-
administrativa. São auto explicativas e literais, sendo a orçamentação o processo
de cálculo do custo das peças acrescido do tempo gasto para a manutenção
(desmontagem, substituição, montagem e teste) multiplicado pelo custo do
homem/hora do técnico; a autorização o processo de o usuário aceitar o preço da
manutenção e liberar a feitura do trabalho; a entrega o processo em que o
mantenedor explica o que foi executado e o dono, satisfeito com o serviço, paga e
retira seu veículo da oficina.
O diagnóstico dos problemas do redutor, obviamente, ocorre de acordo com o
tipo de defeito apresentado. Seguindo as mesmas variáveis apresentadas no
diagrama de causa e efeito, pode-se observar alguns sintomas a saber:
- Aquecimento insuficiente do redutor: um simples toque com
as mãos protegidas por um pano fino indicam se o redutor,
após um tempo de funcionamento do motor em altas rotações
consumindo gás, estará levemente quente ou gelado, abaixo
da temperatura ambiente.
- Perda das funções de selagem do diafragma: aplicar espuma
de detergente sobre toda a superfície do redutor de pressão e
observar se alguma bolha é inflada, indicando um vazamento
de gás.
- Preenchimento dos estágios do redutor por corpo estranho:
Somente existem casos catalogados de preenchimento por
óleo ou água. Em ambos os casos, haverá vazamento do
material presente.
- Entupimento nos dutos de escoamento de GNV; Falhas
mecânicas na atuação do redutor; Mudança nas
42
configurações de ajuste do redutor: Estes três casos estão
acompanhados de perda de potência e são diagnosticados
pelo equipamento para diagnósticos e reparo de sistemas
eletrônicos embarcados nos veículos, que indica se a mistura
está pobre ou rica de combustível.
A desmontagem ocorre logo após a autorização da intervenção pelo
proprietário do veículo. Para o redutor, esta etapa do processo de manutenção
depende da marca e da posição instalada no habitáculo do motor, devido à
ergonomia – maior ou menor facilidade de alcançar o objeto a ser desmontado,
com boas condições de trabalho, apoio e conforto físico.
A intervenção é o ato de reparar propriamente dito. Nesta etapa pode haver
uma simples limpeza das partes internas do redutor, extraindo-se água e óleo
(oriundos dos compressores de abastecimento), substituição de peças, como a
junta e o diafragma, ou até mesmo a substituição completa do redutor.
A montagem é a colocação de cada peça em seu devido lugar, bem como a
reinstalação do redutor de pressão na linha do gás natural.
A fase de testes vem acompanhada de ajustes finais, ou ajustes finos. Trata-se
da observância do perfeito funcionamento da peça reparada, bem como sua
interação com os demais sistemas que dependem dela. No caso do redutor de
pressão, ajusta-se o fornecimento correto, de acordo com a demanda de gás, a
uma pressão constante de um bar. A satisfação destes itens fará com que o carro
apresente uma potência razoavelmente equiparável ao funcionamento com
gasolina.
2.3 Principais tipos de defeitos
O diagrama de causa e efeito apresentado anteriormente mostra os tipos de
falha. A tabela de oportunidades de falha relaciona os sintomas com cada causa e
seu respectivo tipo de falha. Considerando as freqüências mostradas na tabela 3
de cada demanda de manutenção, pode-se concluir que os principais defeitos são:
43
o Vazamento ou cheiro de gás (composto basicamente de
metano) no veículo – Perda das funções de selagem da junta.
o Marcha lenta do motor não estabiliza funcionando no gás
(GNV), devido á presença de água ou óleo dentro do redutor -
Preenchimento dos estágios do Redutor por corpo estranho.
o Veículo não procede a partida no gás ou morre na mudança
de combustível líquido para gasoso, pois o redutor não abre
passagem para GNV por mau funcionamento do sistema de
diafragma/mola internas - Falhas mecânicas na atuação do
redutor.
Vale ressaltar que o intuito desta parte do trabalho é obter dentre os 10 modos
de falha possíveis, os 3 mais freqüentes, e por isso considerados principais, dos
quais o tempo para manutenção será analisado no tópico seguinte.
2.4 Tempo gasto para a manutenção.
Finalmente, uma parte muito importante na análise do processo de
manutenção é a tomada do Process Time – tempo efetivo de trabalho em cada
etapa de manutenção.
Para tanto criou-se a tabela a seguir, a partir da qual foi possível concluir que o
redutor é uma peça do sistema de injeção de GNV que tem um tempo de processo
de manutenção extremamente alto, quando comparado com o mesmo parâmetro
de outras peças comuns de um veículo.
45
Tabela 10 – Tempo de manutenção para os principais defeitos.
Fonte: Feras Gás.
Legenda:
Dg – Diagnóstico
Oç – Orçamentação
Dt – Desmontagem
It – Intervenção
Mt - Montagem
Tt - Teste
Et - Entrega
Defeito Tempo dos processos (min) TOTAL
(min) Dg Oç Dt. It Mt Tt Eg
Vazamento ou cheiro de gás no veículo –
Perda das funções de selagem da junta.
5 10 25 5 40 10 10 105
Marcha lenta do motor não estabiliza
funcionando no gás, devido á presença de
água ou óleo dentro do redutor –
Preenchimento dos estágios do Redutor
por corpo estranho.
15 15 25 10 40 10 10 125
Veículo não procede a partida no gás ou
morre na mudança de combustível liquido
para gasoso, pois o redutor não abre
passagem para GNV por mau
funcionamento do sistema de
diafragma/mola interno - Falhas mecânicas
na atuação do redutor.
20 20 25 20 40 10 10 145
46
De posse destes dados, é válido inferir que para a análise de manutenibilidade
tempo, custo e freqüência de manutenção são fatores óbvios e triviais, não
satisfazendo a profundidade necessária para os objetivos deste trabalho. Portanto,
destrinchando cada etapa do processo de manutenção pode-se chegar a fatores
secundários que melhor auxiliam no estudo, como mostrado na figura a seguir.
Figura 15 – Fatores secundários de manutenibilidade.
Fonte: Sacramento, 2008
A tabela mostra tempos para cada um dos processos, e variam para a
manutenção de cada um dos tipos de defeitos, devido a fatores secundários
próprios, como são listados no item referente à análise de manutenibiliadade
propriamente dita, onde uma outra tabela os pontua. Como exemplo pode-se citar
o equipamento de detecção e diagnóstico automático, que para o defeito em que o
motor não estabiliza em marcha lenta, auxilia no diagnóstico, porém é menos
trivial que detectar com espumas de detergente o vazamento em um redutor.
47
Para a orçamentação, a presença de sobressalentes com facilidade no
mercado influencia positivamente, e prejudica o defeito em que o veículo não
procede a transferência de combustível líquido para gasoso no seu referido tempo.
A desmontagem depende da ergonomia (que se apresenta igual para todos)
para facilitar a retirada do redutor de sua localização, bem como o tempo de
intervenção depende da necessidade de trocar peças internas, demandando mais
tempo para executar esta etapa.
O teste e a entrega estão intimamente ligados, pois normalmente os teste são
feitos na presença do usuário para que o mesmo apresente seu aceite do serviço.
48
3. EQUIPAMENTOS DE MANUTEÇÃO
Nesta seção do trabalho, serão estudadas as ferramentas e interfaces
utilizadas para prestar a assistência necessária para manter o bom funcionamento
dos componentes envolvidos nos temas citados abaixo.
Para as questões que se referem à manutenção de um veiculo que faz uso do
GNV como combustível, é possível tratar esta sob dois enfoques distintos:
• A manutenção do equipamento estudado (Redutor de Pressão)
propriamente dito;
• Manutenção do veiculo que utiliza o GNV
Começando pelo enfoque sugerido na opção “a”, tratam-se de ferramentas
mecânicas mais simples e de conhecimento geral, e também de equipamentos de
teste para a vedação, estes são:
a) Chave Fixa – entretanto, aconselha-se a utilização de chave estrela ou
de soquete, pois esta distribui melhor o torque aplicado em todas as
faces da cabeça do parafuso sextavado. Para esta mesma finalidade
podem ser utilizadas as seguintes chaves: fixa, estrela, combinada
(fixa + estrela), estrela aberta, starter (meia lua), soquete;
b) Chave Philips;
c) Chave de Fenda.
d) Bancada de teste - Usada para teste hidrostático e de estanqueidade.
Como fabricantes da ferramentas mecânicas utilizadas, é possível explicitar
alguns, são estes: GEDORE, Robust, Belzer, entre outros.
49
Figura 16 – Bancada para teste de pressão e estanqueidade.
Fonte: Sistema Nei Brasil
Figura 17 – Chaves utilizadas na manutenção do redutor.
Fonte: www.gedore.com.br
Agora, tratando-se das questões que tangem o enfoque sugerido em “b”,
existem uma infinidade de ferramentas de diagnóstico computadorizado que
devem ser conectadas ao modulo (computador central) do veiculo de forma a
rastrear e mensurar defeitos que estejam ocorrendo e afetando o bom
funcionamento do motor do automóvel. Estas ferramentas de diagnóstico
fornecem, em tempo real, dados referentes ao funcionamento do motor do veiculo
50
de forma a tornar possível a interferência no ponto exato que oferece problemas e
afeta o seu comportamento.
Como exemplo destes equipamentos, é possível citar o Kaptor (equipamentos
para diagnóstico e reparo de sistemas eletrônicos embarcados nos veículos) que
possui vários modelos para cada uma das mais diferentes aplicações e tipos de
usuário.
Figura 18 – Imagens dos equipamentos da Kaptor.
Fonte: www.kaptor.xpg.com.br/3
51
4 AVALIAÇÃO DA MANUTENIBILIDADE
4.1 Diferentes conceitos de manutenibilidade aplica dos ao
projeto mecânico de peças
Manutenibilidade é uma característica de projeto e instalação que afeta o gasto
de tempo e o custo necessários para reparar, testar, calibrar ou ajustar um item
para uma condição específica utilizando procedimentos e recursos definidos
(Department of Energy’s Handbook).
De acordo com a ABNT, manutenibilidade é a capacidade de um item ser
mantido ou recolocado em condições de executar as suas funções requeridas, sob
condições de uso especificadas, quando a manutenção é executada sob
condições determinadas e mediante procedimentos e meios prescritos (NBR
5462/1994).
Manutenibilidade pode ainda ser conceituada como a característica de um
equipamento ou instalação em permitir um maior ou menor grau de facilidade na
execução dos serviços de manutenção (KARDEC e NASCIF, 2002).
Pinto e Xavier (2001, p. 104) apresentam a manutenibilidade como sendo o
grau de facilidade de se executar os serviços de manutenção, e Monchy (1989) a
define como sendo a probabilidade de restabelecer a um sistema suas condições
de funcionamento específicas, em limites de tempos desejados, quando a
manutenção é conseguida nas condições e com meios prescritos, em suma, é a
probabilidade de um equipamento com falha seja reparado em um dado intervalo
de tempo.
Já Sacramento (2008), define a manutenibilidade como um critério que deve
ser aplicado aos projetos de máquinas de modo a se evitar problemas de
manutenção, propiciando uma maior vida útil do equipamento como um menor
custo e tempo de reparo.
52
4.2 Indicadores de avaliação
Com o objetivo de avaliar e quantificar a manutenibilidade dos diferentes tipos
de redutores de pressão analisados, foi utilizado o Critério do Barema de Notas e
Pesos (SACRAMENTO, 2008). Para cada indicador têm-se uma nota e um peso
associados variando de 0 (pouco influente) a 5 (extremamente influente).
Como indicadores primários, utilizou-se tempo e custo que são afetados por
diversos fatores secundários como, por exemplo, facilidade de diagnóstico,
qualidade das informações do manual, especialização da mão-de-obra,
ferramentas necessárias à manutenção, ergonomia, disponibilidade de peças no
mercado e morfologia do projeto.
Observamos que quanto maior é o tempo necessário para a manutenção do
sistema, maior é a demanda por recursos de pessoal, materiais e organizacionais
empregados. Devido a isto, a melhoria da manutenibilidade certamente representa
uma economia significativa no “Custo Brasil” do sistema, que a equipe calculou:
4.3 Custo Brasil
Observamos que quanto maior é o tempo necessário para a manutenção do
sistema maior é a demanda por recursos de pessoal, materiais e organizacionais
empregados. Devido a isto, a melhoria da manutenibilidade certamente representa
uma economia significativa no “Custo Brasil” do sistema, que a equipe calculou.
Ao se justificar o foco da análise sobre o redutor de pressão, calculou-se que o
nível sigma do funcionamento do mesmo estaria em torno de 3,3. Assim, pode-se
estimar que para cada milhão de redutores, 46.246 apresentarão algum tipo de
falha em um período igual ao estudado: 1 Mês.
A base de cálculo utilizada é a do ano de 2007, quando existiam 1.511.000
(www.fecombustiveis.org.br) veículos convertidos no Brasil para o gás natural
veicular. Por meio de uma regra de três simples e direta, pode-se estimar quantos
veículos apresentaram falha no redutor.
53
46.246 (número de falhas por milhão) ------------- X
1.000.000 --------------------------------------- 1.511.000
X = (1.511.000 x 46.246) / 1.000.000
X= 69.878
Utilizando-se a tabela que deu origem ao gráfico de pareto, com a freqüência
de cada tipo de manutenção do redutor, pode-se levantar o Custo Brasil que o
mesmo possui.
• Ajuste de marcha lenta:
Valor = (8/21) x R$15,00 x 69.878 = R$ 399.302,86
• Ajuste de alta pressão:
Valor = (2/21) x R$15,00 x 69.878 = R$ 99.825,71
• Troca do redutor:
Valor = (3/21) x R$356,00 x 69.878 = R$ 3.553.795,43
• Limpeza do redutor de pressão:
Valor = (5/21) x R$80,00 x 69.878 = R$ 1.331.009,52
• Troca do diafragma do redutor de pressão:
Valor = (3/21) x R$40,00 x 69.878 = R$ 399.302,86
Custo Brasil = R$ 5.783.236,38 x 12meses
Custo Brasil = R$ 69.398.836,56 /ano.
54
4.4 Pesos dos critérios de avaliação
Os pesos para a avaliação foram distribuídos pelos fatores citados acima
segundo o grau de influência de cada um nos fatores secundários:
Facilidade de Diagnóstico – Peso 4
O peso deste fator é 4, pois o funcionamento do motor de um veículo é
extremamente complexo. Uma falha no redutor, que é um adendo, pode criar
sintomas que outras falhas também apresentam. Portanto, um fácil diagnóstico de
possíveis anomalias no funcionamento do redutor elimina as etapas de
diagnósticos em outras peças comuns aos veículos.
Qualidade das informações do manual – Peso 4
Informações claras e detalhadas podem reduzir em muito os recursos e o
tempo necessários para a manutenção do equipamento, uma vez que pequenas
intervenções podem ser efetuadas pelo próprio usuário devidamente instruído. Por
isso se selecionou o peso 4 para este fator.
Especialização da mão de obra – Peso 2
Quanto maior a especialização da mão-de-obra necessária para a manutenção
a ser realizada, o consumo de recursos na remuneração destes fatores será
consideravelmente maior, e por isso o peso 2 para este fator.
Adequabilidade do ferramental – Peso 3
O peso para este fator é 3, devido ao fato de o tempo total gasto na
manutenção do equipamento tender a aumentar por dificuldade em se obter
ferramentas específicas para intervenção no sistema.
Ergonomia – Peso 4
A facilidade de acesso, com conforto e condições de trabalho, influi
diretamente no tempo gasto na manutenção, uma vez que quanto melhor o
55
acesso, menor o esforço realizado pelo operador da manutenção, e portanto peso
4.
Disponibilidade de peças – Peso 1
Quanto mais fácil a obtenção de peças novas para substituição das utilizadas,
menor é o tempo de manutenção e conseqüentemente os custos em todo o
processo, o que explica o peso dado a este fator.
Morfologia do projeto – Peso 2
O formato do redutor tem participação importante na manutenibilidade, uma
vez que um projeto mais compacto e leve fornece maior facilidade e rapidez na
escolha do local de fixação e na instalação. Também facilita a fixação por meio de
haste e parafuso, sem dificuldade na escolha dos elementos de fixação
participantes, como parafusos e porcas.
4.5 Critérios de estabelecimento de notas
O estabelecimento das notas para os diversos fatores secundários que
influenciam no tempo e custo de manutenção foi feito segundo o critério abaixo:
0 a 3 – Péssimo
3 a 5 – Ruim
5 a 7 – Bom
7 a 10 – Excelente
Depois de efetuar o levantamento dos fatores secundários que influenciam
diretamente todas as etapas do processo de manutenção, vale efetuar
observações referentes aos dois projetos analisados: o redutor da Intergás e o da
Rodagás.
56
Figura 19 – Redutor da Intergás.
Fonte: Autor
57
Tabela 11 – Comparação entre modelos.
Fonte: Autor
Indicadores Comentários sobre os modelos. INTERGÁS RODAGÁS
Facilidade de diagnóstico
Seu formato compacto facilita a detecção de vazamentos com espuma de detergente.
A posição do sistema de ajuste de marcha lenta dificulta um teste rápido de funcionamento.
Qualidade do manual Não apresenta informações detalhadas de manutenção preventiva.
Não apresenta informações detalhadas de instalação e manutenção.
Especialização de mão-de-obra
O nível de complexidade de montagem e a segurança exigida são muito altos.
O nível de complexidade de montagem e a segurança exigida são muito altos.
Ferramental necessário Basicamente são necessárias ferramentas de uso comum.
Basicamente são necessárias ferramentas de uso comum.
Ergonomia Seu formato compacto facilita a utilização das ferramentas sem muitas manobras.
Seu tamanho e seu alto peso dificultam o trabalho. A instalação é prejudicada pela necessidade de apoiar o redutor com as duas mãos durante a fixação.
Disponibilidade de peças
Peças internas de reposição em redutores são difíceis de achar, e neste caso o fato de ser importada, a peça se torna obsoleta por pequenos detalhes.
As peças de reposição usualmente são oriundas de outros redutores sucateados. São encontradas com menos dificuldade devido à quantidade de redutores comecialidados.
Morfologia do projeto A Intergás se destaca pelo baixo peso e pelo pequeno volume ocupado pelo seu projeto de redutor. Isso torna extremamente ágil a instalação, montagem e desmontagem.
A nota 5 dada é reflexo do seu peso elevado. Isso faz com que o cuidado com a escolha dos elementos de fixação tenha de ser mais criteriosa. O seu volume impede que parafusos laterais sejam retirados, obrigando a completa retirada do redutor de sua localização natural para proceder qualquer intervenção.
58
Tabela 12 – Notas dos redutores. Fonte: Autor
INDICADORES PESO NOTA
INTERGÁS RODAGÁS FACILIDADE DE DIAGNÓSTICO 4 8,0 7,0
QUALIDADE DO MANUAL 4 6,5 5,5 ESPECIALIZAÇÃO DE MÃO-DE-OBRA 2 4,0 4,0
FERRAMENTAL NECESSÁRIO 3 8,5 8,5 ACESSO FÍSICO AO SISTEMA 4 8,0 6,0 DISPONIBILIDADE DE PEÇAS 1 1,5 2,5 MORFOLOGIA DO PROJETO 2 9,0 5
Quantificação global da manutenibilidade:
Intergás: 7,15
Rodagás: 6,00
A equipe tem a percepção, portanto, de que a manutenibilidade do projeto de
redutor de pressão de sistema de injeção de GNV da empresa Intergás é superior
que o da empresa Rodagás.
Figura 20 – Redutor da RodaGás.
Fonte: Autor
59
4.6 Análise de dados
Devido às observações feitas nos dois modelos de redutor e após a análise
dos dados da tabela 11, concluímos que o modelo Intergás apresenta um melhor
projeto pelo enfoque da manutenibilidade quando comparado ao modelo Rodagás.
A nota global para a manutenibilidade citada anteriormente é uma
representação da quantificação em termos de influência dos fatores secundários
sobre o tempo e custo de manutenção.
4.7 Comentários sobre deficiências e melhorias
Nesse momento do estudo, importa ressaltar a importância do papel social do
engenheiro mecânico perante a sociedade brasileira. É com o intuito de melhorar
o dia-a-dia e o bem estar da sociedade que o engenheiro trabalha. No que
concerne às questões abordadas no presente estudo não é diferente, haja vista o
Custo Brasil muito alto apresentado para a manutenção da peça estudada. Nessa
perspectiva, portanto, se, como engenheiros, melhorarmos o projeto do redutor de
pressão pelo enfoque da manutenibilidade, a sociedade economizará dinheiro, o
qual poderá ser revertido em investimentos sociais, em especial para educação.
Além disso, facilitando e simplificando o conhecimento do equipamento, haverá
menos oportunidade para que os usuários que não têm conhecimento técnico para
discernir sobre a honestidade da proposta de manutenção sejam lesados.
Ademais, faz-se interessante observar a qualidade superior do projeto do
modelo da Intergás no que diz respeito à manutenibilidade devido às diversas
possibilidades de posicionamento do redutor de pressão no compartimento do
motor, segundo as indicações de instalação mostradas na tabela 3 e figura 7.
Dessa forma, o projeto foi avaliado sob duas situações distintas: do redutor à
sua parte interior mostrando o seu respectivo funcionamento e também do redutor
à sua vizinhança, avaliando a melhor adaptação do equipamento no que diz
respeito ao conjunto do sistema de alimentação do veículo.
60
Com relação à parte exterior ao redutor de pressão, coube a apresentação de
uma idéia de ordem funcional para melhorar, no sentido de diminuir a freqüência,
a manutenibilidade do redutor: adicionar uma purga na linha de abastecimento de
GNV, antes de este entrar no cilindro durante o abastecimento. Com isso,
minimiza-se a entrada de água e de óleo oriundos dos compressores de
abastecimento no cilindro de armazenamento de GNV e no redutor de pressão,
combatendo o tipo de defeito “Preenchimento dos estágios do Redutor por corpo
estranho” em sua freqüência, que é responsável por 23,8% da manutenção de um
redutor. Não coube a este trabalho pesquisar qual seria a melhor opção,
entretanto, provavelmente soluções relativamente baratas poderiam salvar muitos
redutores de danos irreparáveis, e assim diminuir o Custo Brasil.
61
5 REFERÊNCIAS
Globo Gás Brasil. GNV – INCOVENIENTES, CAUSAS E SOLUÇÕES, DISPONÍVEL EM: www.globogas.com.br XEROX. XEROX LEAN SIX SIGMA, DISPONÍVEL EM: www.learning.xerox.com FRENCH, THOMAS E. DESENHO TÉCNICO 1ª EDIÇÃO – PORTO ALEGRE, EDITORA GLOBO, 1975 NORMA ISO 10006. QUALITY MANAGEMENT 1997 BUENO, F. S. ; MINIDICIONÁRIO DA LÍNGUA PORTUGUESA. SÃO PAULO: FTD, 1996. 312P. CATÁLOGO DE REDUTORES DE PRESSÃO DA EMPRESA RODAGÁS, 2003 CATÁLOGO DE REDUTORES DE PRESSÃO DA EMPRESA INTERGÁS, 2000 – MATERIAIS, DIMENSIONAMENTO E ESPECIFICAÇÕES PARA REDUTORES COLLINS, JACK A. PROJETO MECÂNICO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS. RIO DE JANEIRO: LTC – LIVROS TÉCNICOS E CIENTÍFICOS S.A., 2006. 740P. CARTILHA DE INSTALAÇÃO DE GÁS POINT, 2006 HOWSTUFFWORKS. PROJETO DE VEÍCULOS A GÁS NATURAL, 2004. DISPONÍVEL EM: <HTTP://CARROS.HSW.UOL.COM.BR/CARRO-A-GAS1.HTM>. ACESSO EM: 16 OUT. 2008. KAPTOR: EQUIPAMENTOS PARA DIAGNÓSTICO E REPARO DE SISTEMAS ELETRÔNICOS EMBARCADOS NOS VEÍCULOS, 2008. DISPONIVEL EM: <HTTP://WWW.KAPTOR.XPG.COM.BR/3.HTML>. ACESSO EM: 9 NOV 2008
62
SACRAMENTO, ROBERTO C. F. ANOTAÇÕES DE AULA, 2008. UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA, ESCOLA POLITÉCNICA, CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA, DISCIPLINA PROJETOS MECÂNICOS. TELECURSO 2000. APOSTILAS. DISPONÍVEL EM: <APOSTILAS.NETSABER.COM.BR>. ACESSO EM: 17 OUT. 2008. WYLEN, VAN FUNDAMENTOS DA TERMODINÂMICA 6a EDIÇÃO - EDITORA EDGARD BLÜCHER LTDA, 2003 WIKIPEDIA. GNV, 2007. Disponível em: <pt.wikipedia.org/wiki/Gnv>. Acesso em: 14 set. 2008. SITE DA RODAGÁS. Disponível em: www.rodagas.com.br Acesso em: 16 set 2008. SITE DA GÁSPPOINT. Disponível em: www.gaspoint.com.br Acesso em 16 set 2008.
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ANEXOS
Questionário aplicado a Empresa F. Sampaio AutoGás
1. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção, em termos de freqüência?
Resp.: Redutor de pressão, parte eletrônica (central do carro), variador de avanço e simulador de sonda. 2. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção, em
termos de criticidade e segurança? Resp.: Fora o redutor de pressão, a criticidade dos problemas do Kit Gás não consideráveis. 3. Como você classifica, numa escala de 1(barato) a 10(caro), o custo
estimado da mão-de-obra e das peças na manutenção para cada caso de quebra?
Peça Preço Real (R$) Nota Componentes
Eletrônicos 50,00 2
Variador de avanço 160,00 5 Simulador de sonda 150,00 4
Redutor 320,00 10
Mão de Obra Preço Real Nota Parte eletrônica 60,00 4
Troca do Variador de avanço
160,00 10
Troca do Simulador de sonda
160,00 10
Regulagem do Redutor 35,00 2 4. Qual o tempo gasto em cada caso de manutenção citada nas respostas 1 e
2? Peça a ser trocada Tempo
Parte eletrônica 60 minutos Variador de avanço 30 minutos Simulador de sonda 30 minutos
Redutor 40 minutos 5. Como você classifica o nível de disponibilidade das peças nestes casos de
manutenção, em escala de 1(péssimo) a 10(excelente)? Peça Nota
Parte eletrônica 9 Variador de avanço 8 Simulador de sonda 8
Redutor 8
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6. Dentre os problemas apontados nas respostas 1 e 2, quais estão sujeitos a ação de intempéries?
Resp.: Alguns componentes como diafragmas e cilindros. 7. Existe um programa de manutenção preventiva para o Kit GNV? Qual a
importância de uma manutenção preventiva? Resp.: Existe um livreto que nós passamos para o cliente. É indicado o retorno com 60.000Km ou um ano. Estamos fazendo agora um programa de fidelização com descontos, promoções etc. 8. Os usuários fazem esta manutenção corretamente ou a negligenciam? Resp.: Na grande maioria dos casos, o cliente só retorna quando o carro quebra. Algumas exceções raras são geralmente carros novos, onde o cliente aproveita as revisões de mecânica e fazem também do Kit. 9. Existe alguma dificuldade no acesso aos componentes para a realização da
manutenção? A localização destes componentes é ideal ou poderia ser melhorada?
Resp.: Varia pela disposição de motor do modelo. Por exemplo, o Meriva é complicado se trabalhar no redutor. Já no Fiat, onde o estepe vai na frente, o espaço fica ainda mais reduzido. 10. A manutenção dos componentes utiliza ferramentas padronizadas no
mercado ou necessita de alguma ferramenta adicional específica? Em caso positivo, esta acompanha a peça? Qual a dificuldade de encontrá-las?
Resp.: Padrão. 11. Que tipo de melhoria seria possível efetuar no Kit GNV visando o
aperfeiçoamento do projeto com o objetivo de sanar estes problemas? Resp.: Existem algumas modificações e inovações em curso. O kit pressão positiva por exemplo, pode ser instalado em qualquer carro (até mesmo em modelos turbo ou aspirado). O custo ainda é muito caro, mas a diferença neste aparelho é que ao invés do fluxo de gás ser resultado da grande diferença de pressão no redutor, o gás é lançando na cabeça do pistão usando o sinal da sonda lambda e injetando o combustível que o carro precisa no tempo correto pela ação independente do redutor. Alguma melhoria poderia ser feita no sentido de aumentar os modelos de veículos que possam receber os kits. Em relação aos redutores convencionais, com certeza os vazamentos pelas membranas e o gerenciamento da pressão interna precisam avançar ainda mais. Profissional Entrevistado: Fabrício Souza Sampaio (71) 33810027 [email protected]
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Questionário aplicado a Empresa GÁS POINT
1. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção em termos de freqüência?
Resp.: Sonda lambda em carros flex, vazamento ou válvula de alivio no redutor. Além disso, alguns problemas freqüentes estão relacionados ao modelo do variador de avanço incorreto. 2. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção em
termos de criticidade e segurança? Resp.: Problemas de caráter geral no redutor e em grande parte do sistema de válvulas são os mais críticos. 3. Como você classifica, numa escala de 1(barato) a 10(caro), o custo
estimado da mão-de-obra e das peças na manutenção para cada caso de quebra?
Peça Preço Real (R$) Nota Sonda Lambda Não informado 10
Válvula de Alívio 50,00 5 Variador de Avanço 250,00 8
Válvulas 30,00 3
Mão de Obra Preço Real (R$) Nota Sonda Lambda Não Informado 10
Válvula de Alívio Não Informado 5 Variador de Avanço Não Informado 7
Válvulas Não Informado 2 4. Qual o tempo gasto em cada caso de manutenção citada nas respostas 1 e
2? Peça a ser trocada Tempo
Sonda Lambda 90 minutos Válvula de Alívio 40 minutos
Variador de Avanço 20 minutos Válvulas 15 minutos
5. Como você classifica o nível de disponibilidade das peças nestes casos de manutenção, em escala de 1(péssimo) a 10(excelente)?
Peça Nota Sonda Lambda 3
Válvula de Alívio 8 Variador de Avanço 6
Válvulas 8 6. Dentre os problemas apontados nas respostas 1 e 2, quais estão sujeitos a
ação de intempéries? Resp.: Problemas no redutor. Temos ainda os cilindros que principalmente em pick-ups sacrificam muito o cilindro em relação a corrosão. 7. Existe um programa de manutenção preventiva (revisão) para o Kit GNV?
Qual a importância de uma manutenção preventiva?
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Resp.: 1.000 Km depois da instalação, 10.000Km rodados ou quando surgir qualquer dúvida do cliente.
Os usuários fazem esta manutenção corretamente ou a negligenciam? Resp.: Geralmente fazem de carros novos. Carros com mais de 2 anos de uso geralmente só aparecem para manutenção corretiva. 8. Existe alguma dificuldade no acesso aos componentes para a realização da
manutenção? A localização destes componentes é ideal ou poderia ser melhorada?
Resp.: O redutor a depender do tamanho do mesmo e do tamanho do compartimento do motor. 9. A manutenção dos componentes utiliza ferramentas padronizadas no
mercado ou necessita de alguma ferramenta adicional específica? Em caso positivo, esta acompanha a peça? Qual a dificuldade de encontrá-las?
Resp.: Padrão de mercado 10. Que tipo de melhoria seria possível efetuar no Kit GNV visando o
aperfeiçoamento do projeto com o objetivo de sanar estes problemas? Resp.: Os engenheiros da Gás Point estão atualmente empenhados em desenvolver novos componentes para o gerenciamento eletrônico.
Profissional entrevistado: Sidnei de Brito Santos Técnico em Kit gás da Gás Point (71) 33561893
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Questionário aplicado a Empresa FERAS GÁS Instalação
e Assistência técnica em GNV
1. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção em termos de freqüência?
Resp.: Redutor de Pressão. Geralmente os problemas mais comuns são: redutor desregulado, fuga de pressão pelos diafragmas e ainda problemas nas válvulas, como por exemplo na válvula de alívio. 2. Quais os componentes do Kit GNV mais problemáticos na manutenção em
termos de criticidade e segurança? Resp.: Por trabalhar com elevadas diferenças de pressão, o redutor é o componente mais avaliado numa inspeção em termos de criticidade. Uma quebra em algum outro componente pode ser reparada por improviso até que se chegue a uma oficina especializada. Neste aspecto, o que gera maiores problemas no redutor são: diafragmas, o-rings e válvula de alívio. 3. Como você classifica, numa escala de 1(barato) a 10(caro), o custo
estimado da mão-de-obra e das peças na manutenção para cada caso de quebra?
Peça Preço Real (R$) Nota Redutor 350,00 10,0
Diafragma 5,00 2,0 O-ring 0,25 1,0
Válvula de Alívio 47,00 3,0 Chave comutadora 180,00 6,0 Emulador de bico 130,00 5,0
Tubulação de alta (5m) 80,00 4,0
Mão de Obra Preço Real (R$) Nota Troca do Redutor 80,00 10,0
Troca de Diafragma 80,00 10,0 Troca de O-ring 15,00 1,5
Troca da Válvula de Alívio
60,00 7,0
Troca de Chave comutadora
50,00 6,0
Troca do Emulador de bico
40,00 5,0
Troca de Tubulação de alta (5m)
40,00 5,0
Regulagem 20,00 2,5
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4. Qual o tempo gasto em cada caso de manutenção citada nas respostas 1 e 2?
Peça a ser trocada Tempo Redutor 60 minutos
Diafragma 25 minutos O ring 10 minutos V alivio 20 minutos
Chave comutadora 35 minutos Emulador 20 minutos Tubulação 40 minutos
5. Como você classifica o nível de disponibilidade das peças nestes casos de
manutenção, em escala de 1(péssimo) a 10(excelente)? Peça Nota
Redutor 7 O-ring 1
Válvula de Alívio 9 Chave comutadora 2
Emulador 2 Tubulação 3
6. Dentre os problemas apontados nas respostas 1 e 2, quais estão sujeitos a
ação de intempéries? Resp.: Redutor (diafragma pode vir a ressecar) e Cilindros (podem oxidar). 7. Existe um programa de manutenção preventiva (revisão) para o Kit GNV?
Qual a importância de uma manutenção preventiva? Resp.: Depois dos 3 primeiros abastecimentos o cliente deve retornar para regular novamente o redutor pois, é comum que este se encha de lubrificante (borra) após os primeiros abastecimentos. Após isto, é aconselhável um check-up a cada 10.000Km rodados. 8. Os usuários fazem esta manutenção corretamente ou a negligenciam? Resp.: Só aparecem quando o veículo quebra. 9. Existe alguma dificuldade no acesso aos componentes para a realização da
manutenção? A localização destes componentes é ideal ou poderia ser melhorada?
Resp.: A regulagem do redutor no lugar é dificultada pela posição deste. Além disto, a instalação dos cilindros em carros de mala pequena também é muito ruim de se fazer. 10. A manutenção dos componentes utiliza ferramentas padronizadas no
mercado ou necessita de alguma ferramenta adicional específica? Em caso positivo, esta acompanha a peça? Qual a dificuldade de encontrá-las?
Resp.: Não. Utilizamos apenas as disponíveis no mercado. 11. Que tipo de melhoria seria possível efetuar no Kit GNV visando o
aperfeiçoamento do projeto com o objetivo de sanar estes problemas? Resp.: No redutor, o diafragma poderia ser substituído por algum artifício que reduzisse o nível de vazamentos. Além disto, algumas lojas estão utilizando a
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própria água do radiador para esquentar o gás (no redutor) que tende a congelar devido a redução da pressão. Em alguns casos, isto é inviável pois devido ao posicionamento dos componentes, a distância que o fluido deve percorrer acaba forçando a bomba d’água. Neste sentido, alguma melhoria poderia ser implantada com este objetivo, talvez utilizando resistência (trazendo energia direto da bateria) ou de outra forma. Profissional entrevistado: Adriano Ribeiro Reis (71)3313-5182 (71)87634033 [email protected]