cegn 100524 - metodologia de projeto de estaleiro

Convnio FUSPFINEP/CT AQUAVIRIO

01.08.0627.00

Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro

Relatrio Tcnico

Elaborado por:

Julio Favarin, Caio Requena e Luiz Soggia

Maio de 2010

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Sumrio

1 Prembulo .................................................................................................................................................. 4

2 Processos produtivos na construo naval ................................................................................................ 5

2.1 Processamento de Chapas ................................................................................................................. 6

2.1.1 Estoque de ao ........................................................................................................................... 6

2.1.2 Tratamento da chapa/perfil ......................................................................................................... 7

2.1.3 Corte e marcao ........................................................................................................................ 9

2.2 Mecnica ........................................................................................................................................... 11

2.3 Eltrica .............................................................................................................................................. 12

2.4 Tubulao ......................................................................................................................................... 13

2.4.1 Armazenagem ........................................................................................................................... 14

2.4.2 Tratamento ................................................................................................................................ 15

2.4.3 Corte ......................................................................................................................................... 16

2.4.4 Conformao............................................................................................................................. 16

2.4.5 Rotulao .................................................................................................................................. 17

2.4.6 Chanfragem .............................................................................................................................. 17

2.4.7 Soldagem .................................................................................................................................. 17

2.4.8 Pintura ....................................................................................................................................... 18

2.4.9 Armazenagem em paletes ........................................................................................................ 18

2.5 Submontagem e montagem .............................................................................................................. 19

2.6 Oficina de Pintura.............................................................................................................................. 25

2.6.1 Jateamento ............................................................................................................................... 26

2.6.2 Pintura ....................................................................................................................................... 27

2.7 Edificao ......................................................................................................................................... 31

3 Projeto das oficinas .................................................................................................................................. 32

3.1 Definio dos parmetros de projeto ................................................................................................ 32

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3.2 Dimensionamento das oficinas ......................................................................................................... 34

3.2.1 Processamento de chapas ........................................................................................................ 36

3.2.2 Mecnica ................................................................................................................................... 37

3.2.3 Eltrica ...................................................................................................................................... 39

3.2.4 Tubulao ................................................................................................................................. 40

3.2.5 Submontagem e montagem ...................................................................................................... 42

3.2.6 Oficina de pintura ...................................................................................................................... 43

3.2.7 Edificao ................................................................................................................................. 45

3.3 rea total de oficinas ......................................................................................................................... 47

4 Definio de layout do estaleiro ............................................................................................................... 48

4.1 Reviso terica e metodologia .......................................................................................................... 48

4.2 Mapeamento do fluxo de material ..................................................................................................... 51

4.3 Ordenao de alocao .................................................................................................................... 52

4.4 Algoritmo de alocao ....................................................................................................................... 55

4.4.1 Refinamento da soluo ........................................................................................................... 56

4.4.2 Avaliao dos layouts ............................................................................................................... 60

5 Bibliografia ............................................................................................................................................... 62

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1 Prembulo

Este trabalho foi desenvolvido no mbito de um projeto financiado pela FINEP com recursos do CT-

Aquavirio, intitulado Metodologia de elaborao de projeto de estaleiro.

O documento apresenta a metodologia desenvolvida para o projeto de um estaleiro, e est dividido em

trs captulos. O primeiro captulo consolida informaes da literatura tcnica, de estaleiros, e de

fornecedores de equipamentos sobre os Processos produtivos na construo naval. O segundo e

terceiro captulos apresentam as duas etapas da metodologia, o Projeto das oficinas e a Definio de

layout do estaleiro.

O estaleiro projetado baseou-se na premissa de capacidade de produo de 4 Embarcaes de Apoio

Martimo de grande porte (AHTS ou superior) por ano. O resultado da metodologia indicou uma rea

necessria de 92.000 m2 e uma reduo de 40% no fluxo de material com relao ao layout pior

classificado dentre os quatro resultantes do algoritmo de gerao e refinamento de solues iniciais,

desenvolvido neste estudo.

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2 Processos produtivos na construo naval

Este captulo tem por objetivo apresentar os processos envolvidos em um estaleiro e o fluxo de

produo.

Um estaleiro pode ser dividido em 7 oficinas ou reas, ilustrados na Figura 1:

Figura 1: Processos produtivos

A seguir, faz-se um detalhamento destas etapas. Como ser indicado no decorrer deste documento, o

dimensionamento das oficinas para o projeto do estaleiro ir se basear em uma capacidade produtiva

determinada de 4 navios de apoio de porte grande (AHTS ou superior) por ano. Salvo quando indicado,

a descrio dos processos utilizar esta referncia.

Processamento

de ChapasTubulao Pintura Mecnica Eltrica

Sub-montagem

e montagemEdificao

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2.1 Processamento de Chapas

Nesta etapa prepararam-se as chapas e os perfis para a montagem, segundo o fluxograma apresentado

na Figura 2:

Figura 2: Fluxograma de processamento de chapas

2.1.1 Estoque de ao

A rea destinada ao estoque das placas e perfis situa-se prximo entrada do estaleiro, usualmente ao

ar livre. Chapas e perfis so estocados em pilhas, horizontalmente, e a movimentao feita por um

guindaste magntico. Esse guindaste leva individualmente as chapas para uma zona intermediria

(buffer zone) para seguir at a linha de tratamento da superfcie. Da a chapa descarregada numa

esteira atravs de um guindaste, ou um captador (equipamento que manipula as chapas atravs de um

brao). J os perfis so carregados em montes e separados manualmente.

Figura 3: Estoque de Chapas controladas por guindaste magntico (Fonte: Universidade de Michigan)

EstoqueTratamento

da Chapa

NestingPreparao da Mquina

Corte ChapaMarcao

ChapaTransporte

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2.1.2 Tratamento da chapa/perfil

Nesta etapa as chapas e perfis so submetidos a um tratamento da superfcie. A unidade

completamente automatizada, e as esteiras aceitam chapas com largura entre 3m e 5m. O que ir definir

a largura mxima das chapas o meio de transporte at o estaleiro. Se forem utilizados caminhes,

comum entre os antigos estaleiros brasileiros, a largura dessas chapas ter valor limite de 3m. Porm,

se o estaleiro tiver estrutura alfandegada para receber cargas diretamente ou cais para receber

barcaas, a largura pode ser de at 5m, de acordo com a especificao do fabricante da chapa. Os

perfis so tratados em grupo ou individualmente, dependendo do equipamento.

Esta mesa equipada por:

Esteira;

Limpador a vapor (equipamento inicial para esquentar a chapa com o intuito de retirar a umidade

e verificar se ela no corre o risco de empenar; pode ser tambm atravs de fogo)

Mquina jateadora (com gros metlicos ou no-metlicos);

Mquina de spray sem ar com tinta primer;

Secadora ps-pintura (completa a seqncia de tratamento, e assim a chapa j sai pronta para

usinagem; um aquecedor que no utiliza fogo, pois a tinta inflamvel, podendo ser por

resistores, por exemplo).

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Figura 4: Esquema de uma mesa de tratamento de chapas (Fonte: Catlogo da CMV1)

Em estaleiros com baixa escala produtiva, existe a opo de comprar as chapas j tratadas com primer.

Aps tratamento, as chapas so transportadas para a oficina de corte, onde sero feitos: o corte, a

marcao, a seleo e a distribuio das chapas de ao.

Tipicamente, o estoque desta oficina agrupa as chapas da seguinte forma:

Menores que 0,3m x 0,3m: manejadas manualmente;

Entre 0,3m x 0,3m e 1,5m x 1,5m: manejadas atravs de mquinas magnticas;

Entre 1,5m x 1,5m e 3m x 16m(dimenso mxima estabelecida): manejadas por guindaste

suspenso;

Antes do corte feito o processo de nesting, em que so planejados os recortes da chapa, como a figura

a seguir:

1 http://www.cmv.com.br/pintura_linha_jateamento_pintura.htm

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Figura 5: Processo de Nesting (Fonte: CEGN)

2.1.3 Corte e marcao

Aps o tratamento das chapas, essas so direcionadas para uma rea intermediria de estocagem e,

assim que houver alguma mquina de corte liberada, so levadas at elas atravs de uma ponte rolante.

Usualmente, utilizam-se mquinas de oxi-corte e plasma.

Figura 6: Mquina de corte a plasma (Fonte: Universidade de Michigan)

Aps o corte, feita a marcao das chapas, em que identificado o seu lugar posterior na fase em que

os blocos sero montados. feita geralmente atravs de nmeros e aps esse processo so estocadas

e levadas para a rea de submontagem. Essa marcao pode ser manual, da maneira mais simples

possvel, onde o responsvel pela marcao assinala na chapa o seu posterior local no bloco, ou ento

se o corte for a laser, a marcao pode ser automtica.

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Figura 7: Marcao em perfil transversal (Fonte: Universidade de Michigan)

O tipo de mquina escolhida para corte e marcao depender da utilizao final da chapa.

Normalmente, os estaleiros so equipados com pelo menos uma mquina de oxi-corte e uma mquina

de corte a plasma ou laser.

As mquinas de oxi-corte so as que apresentam menor custo de investimento e de insumos.

Apresentam tambm menor preciso, e a sua velocidade de corte varia entre 0,6 e 0,9 m/min, sendo

utilizada para cortes planos. As mquinas de plasma so em mdia, duas vezes mais caras que as de

oxi-corte, apresentam maior preciso e velocidade de corte entre 1,9 e 3,9 m/min. J as mquinas a

laser, trs vezes mais caras que as de oxi-corte, so as de maior preciso, com velocidade de corte de

2,0 a 2,7 m/min. Estas duas ltimas so utilizadas para cortes curvos.

Figura 8: Linha de Corte e Marcao (Fonte: Universidade de Michigan)

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2.2 Mecnica

A oficina mecnica responsvel pelas seguintes atividades: montagens mecnicas; pequenas

usinagens, carpintaria e fabricao de peas e acessrios de ao.

Os ajustes e montagens so feitos em peas para linhas de eixo, lemes, vlvulas, entre outros. Aqui

tambm so fabricadas pequenas peas, buchas. Os acessrios usinados so: escadas, bases de

equipamentos de tubulao, suportes, portas de ao, escotilhas e escotilhes. A carpintaria

responsvel pela fabricao de mveis em geral para as instalaes da embarcao em geral.

Figura 9: Acessrios fabricados na oficina mecnica (Fonte: Universidade de Michigan)

Em um estaleiro de mdio porte, as dimenses para essa oficina so 60m de comprimento, 10m de

largura e 10m de p direito. Ela provida, dentre outros equipamentos, de ponte rolante para transporte

interno.

Os processos, logo os equipamentos, em muito se assemelham ao da oficina de submontagem e

montagem, porm em menor escala.

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Figura 10: Eixo propulsor (Fonte: AMRJ)

2.3 Eltrica

A oficina eltrica responsvel pelas atividades de fabricao de painis eltricos, demarradores,

passagem do caminho mecnico dos cabos, lanamento dos cabos no navio, instalao de

equipamentos, ligao das fiaes, teste dos equipamentos e componentes eltricos, entre outros.

Em um estaleiro de mdio porte essa oficina tem cerca de 200m de rea. Ela equipada com ponte

rolante para transporte dos painis, equipamentos em reparo na oficina, entre outros.

A passagem do caminho mecnico para os cabos consiste em lanar ainda no perodo de pr-outfitting

calhas por onde passaro os mesmos. Essas calhas so construdas no estaleiro pela Oficina de

Tubulaes, e transportada at a rea de submontagem onde ficam armazenadas nos paletes

correspondentes aos blocos.

O lanamento de cabos feito em parte na etapa de pr-outfitting e em parte no outfitting da

embarcao no cais. Os cabos utilizados vm em carretis e ficam armazenados em estantes na prpria

oficina at o seu uso. Para esse processo faz-se uso de um equipamento de cortar e dobrar cabos

eltricos.

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Figura 11: Armazenagem de carretis de fios

A instalao de equipamentos eletrnicos, como quadros eltricos e equipamentos de navegao

realizada em parte na oficina e em parte no acabamento da embarcao, onde se realiza a ligao da

fiao eltrica seguida da bateria de testes dos diversos equipamentos e sistemas eletrnicos.

2.4 Tubulao

A oficina de tubulao responsvel pela fabricao das redes para leo hidrulico, leo lubrificante,

combate a incndio e descarga de gases.

Uma oficina tpica para um estaleiro de mdio porte tem 70m de comprimento, 10m de largura e p

direito de 10 m. Com uma linha de montagem automtica ela capaz de produzir cerca de 550t de tubos

anualmente.

Para transporte de carga e tubulaes ao longo do processo, a oficina equipada com pontes rolantes,

em mdia de 15t x 20 m, e prticos sobre trilhos, em mdia de 3t x 3,5 m.

Os processos de fabricao so:

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Figura 12: Fluxograma de produo das tubulaes

2.4.1 Armazenagem

Os tubos chegam ao estaleiro por meio de caminhes ou navios (caso seja um estaleiro alfandegado) e

so encaminhados para a armazenagem.

O armazm constitudo de silos, onde os tubos so normalmente separados de acordo com seu

dimetro. Quando solicitados, os tubos so enviados para a linha de produo automaticamente.

A rea de armazenagem tambm conta com uma cabine para estoque dos acessrios de tubulao

(flanges, curvas, acoplamentos, parafusos, juntas, etc.). Para controle de estoque, todas as peas so

catalogadas quando chegam ao estaleiro.

Figura 13: Armazenagem de tubos (Fonte: Universidade de Michigan)

Tratamento

Conformao

Corte

RotulaoArmazenagem Chanfragem

FlangeSoldagemPinturaOutfitting

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2.4.2 Tratamento

Aqui, a superfcie dos tubos tratada e revestida antes do processo de fabricao. Existem dois tipos de

tratamento: jateamento e decapagem.

O primeiro consiste em jatear os tubos interna e externamente com partculas abrasivas (areia,

granalha, etc.) ou gua, a fim de limpar as impurezas da superfcie e prepar-la para a aplicao de

revestimento.

O segundo consiste em mergulhar os tubos em diferentes tanques com substncias qumicas, que

interagem com sua superfcie. O primeiro tanque contm soluo de e ajuda na limpeza superficial.

O segundo, cido fosfrico, age na passivao da mesma.

A decapagem aplicada quando as peas vm do fornecedor j com algum tratamento superficial,

servindo para garantir a homogeneidade da mesma antes do processo produtivo.

A rea de decapagem conta com uma ponte rolante para movimentao dos tubos por toda a rea da

oficina. Essa rea, que em mdia tem 15m por 15m, adjacente oficina de tubulaes, afastada das

demais por questes de segurana.

Figura 14: Fluxograma do processo de decapagem

Depois desses tratamentos, as peas passam por um processo de revestimento com primer para

proteo contra corroso. O revestimento aplicado por um equipamento manual com sistema airless.

A mo de obra associada ao processo de jateamento composta por um funcionrio para comandar o

bico de jateamento e um assistente. Se a cabine tiver grandes dimenses possvel que duas equipes

trabalhem simultaneamente. A prpria equipe faz o trabalho de recolhimento da granalha aps o

jateamento.

HCL guacido

Fosfricogua

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2.4.3 Corte

O corte pode ser realizado por serras especiais ou por Oxi/Plasma2, sendo que para corte de dimetros

grandes, furos e contornos, o ltimo mtodo mais vantajoso. Normalmente a rotulao automtica dos

tubos feita nessa mesma estao.

Figura 15: Mquina para corte de tubos e soldagem de flanges (Fonte: Universidade de Michigan)

2.4.4 Conformao

Nessa etapa os tubos, com ou sem flanges, so dobrados automaticamente por mquinas em

ngulos, ponto de partida e ngulo pr-programados.

Existe a opo de se adotar uma mquina de dobragem para cada intervalo de dimetro das tubulaes,

otimizando o processo ao eliminar o tempo de set-up do equipamento. Por exemplo: pode-se adotar uma

mquina para dimetro entre 2-4, outra para 5-10 e outra para tubos de 8-24.

2 Equipamento automtico controlado digitalmente

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Figura 16: Mquina automtica para dobragem de tubos (Fonte: Universidade de Michigan)

2.4.5 Rotulao

Aqui, os tubos recebem o rtulo com identificao sobre o painel, bloco e seo ao qual pertencem.

Essa marcao pode ser feita por uma mquina automtica, combinada estao de corte, ou pode ser

feita a giz ou tinta ao fim das linhas de corte e/ou dobragem.

Os tubos marcados so ento enviados para os recipientes de armazenagem das estaes seguintes de

produo (chanfragem, acoplagem da flange ou soldagem).

2.4.6 Chanfragem

Esse processo uma preparao da junta dos tubos para soldagem. Ele garante uma uniformidade na

distribuio de material nas extremidades para uma melhor juno com outros tubos ou flanges.

Os equipamentos utilizados podem ser automticos ou manuais, dependendo do nvel tecnolgico do

estaleiro.

2.4.7 Soldagem

Essa estao combina a acoplagem da flange ao tubo com a sua soldagem. As flanges so mantidas

em recipientes adjacentes estao para acesso mais fcil.

A soldagem das flanges e ramificaes feita utilizando solda TIG ou plasma. Antes e depois do

processo de soldagem verificada a existncia de imperfeies nas peas.

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2.4.8 Pintura

O processo de pintura consiste em revestir com primer a solda para proteo contra corroso e pintar a

tubulao segundo especificaes.

Os tubos so transportados at essa oficina, e posteriormente a regio de outfitting, por prticos.

2.4.9 Armazenagem em paletes

No processo de outfitting as tubulaes so separadas segundo os rtulos classificadores. Em seguida,

armazenadas em paletes referentes ao bloco ao qual pertencem.

Figura 17: Armazenagem final das tubulaes (Fonte: Universidade de Michigan)

Os paletes, quando solicitados, so enviados para as estaes de submontagem onde realizado o pr-

outfitting dos blocos.

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Figura 18: Preparao da tubulao em pr-outfitting (Fonte: Universidade de Michigan)

2.5 Submontagem e montagem

Fechando o ciclo de construo estrutural da embarcao, temos os processos de submontagem e

montagem, responsveis pela construo dos painis (planos e curvos) e pela montagem dos blocos e

sees finais respectivamente.

O processo global pode ser descrito como:

Juno das placas;

Solda ponto para fixao das mesmas;

Soldagem completa da juno;

Marcao dos furos e da localizao dos diversos perfis;

Dobragem das placas e perfis no caso de painis curvos;

Colocao dos perfis e solda ponto para fixao;

Soldagem dos perfis;

Armazenagem do painel;

Juno dos painis;

Formao dos blocos;

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Figura 19: Linha de fabricao dos painis (Fonte: First Marine International)

Usualmente as linhas de fabricao dos painis planos e curvos so paralelas, sendo que ao final delas

se encontra uma regio para armazenagem dos mesmos. Ao final tambm se encontra uma regio

destinada montagem dos blocos, cuja localizao justificada pela proximidade s partes envolvidas

no processo. Aqui, os diferentes painis de diferentes tamanhos so juntados segundo projeto com o

auxlio de pontes rolantes e guindastes.

Os painis planos respondem pela grande maioria dos painis (compem o fundo, costados retos,

convs e decks do navio). Eles so fabricados em dois tipos de tamanho: pequeno e grande. Existem,

na sua fabricao, roteiros de processos, lista de materiais, equipamentos requeridos e tempos de

processamento parecidos, podendo haver diferenas quanto ao nmero e tamanho de perfis ou partes

de ao que so soldadas s chapas.

Figura 20: Linha de painis planos (Fonte: Universidade de Michigan)

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Os painis de pequeno porte so fabricados em uma rea de 90m de comprimento, 10m de largura e p

direito de 10 m, em mdia. Ela geralmente equipada com pontes rolantes para transporte das

diferentes partes. Alm deles, existe uma vagoneta para movimentao transversal dos acessrios e

peas entre as linhas de montagem dos painis.

Figura 21: Linha fabricao de painis planos (First Marine International)

Os painis curvos, por outro lado, so em menor quantidade (compes as sees de proa e popa e os

blocos que unem os costados ao fundo do navio) e mais diferenciados. Cada um possui diferentes

curvaturas, a serem dadas s chapas e perfis que o compem nas oficinas com dispositivos

especializados.

Figura 22: Mesa para soldagem de painis curvos (Fonte: Universidade de Michigan)

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H, portanto um maior tempo de setup na fabricao associado ao ajuste de gabaritos, clculo das

linhas de aquecimento das chapas, etc. Considerando essas dificuldades, e dependendo da escala,

pode ser interessante para os estaleiros terceirizar a construo desses painis, dando ao processo

geral de fabricao maior velocidade.

Figura 23: Linha de painis curvos (Fonte: Universidade de Michigan)

O layout dessa oficina depende significativamente do tipo de navio que ser construdo, quantidade

produzida no ano, entre outros, mas pode-se assumir um modelo genrico para efeitos ilustrativos do

processo. Sendo assim, pode-se dizer que essa linha de fabricao e a de painis planos grandes se

situa em uma rea de 90m de comprimento por 20m de largura em mdia. Essa rea equipada com

guindastes, prticos e esteiras.

Os processos de fabricao desses painis so bastante similares como pode ser verificado a seguir.

Figura 24: Fluxograma de fabricao dos painis

Arranjo

das Placas

Solda

ponto Soldagem

Marcao

e corte

Posicionamento

dos perfis

Posicionamento

perfis transversais

Soldagem

Perfis Leves

Perfis

transversais

Conformao

placas e perfisPainis Planos

Painis Curvos

Armazenagem

Montagem dos

sub-blocos

Checagem

e reparos

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Aps o processamento (jateamento e pintura), as placas so enviadas para essa estao por guindaste

ou rolo transportador. Aqui, depois de unidas trs a trs, so feitos pontos de solda para fix-las. Em

seguida feita a soldagem final por MIG/MAG ao longo de toda a linha de juno das placas 3.

Figura 25: Mquina automtica para soldagem (Fonte: Universidade de Michigan)

Aps a soldagem, so feitas as marcaes da localizao dos perfis leves, perfis transversais e dos

furos pelo prprio equipamento para que seja feito o corte a plasma dos mesmos. Caso seja um painel

curvo, as placas e perfis so conformados em uma calandra. Ento, a placa segue pela esteira para o

estgio seguinte onde receber os perfis leves e transversais, que so alinhados s marcaes

realizadas anteriormente. Os perfis e as estruturas so armazenados em paletes adjacentes linha de

montagem e transportados para o painel na linha principal por prticos com prensas magnticas. Em

seguida, so feitos pontos de solda para fixao seguida da soldagem realizada por um prtico mvel de

soldagem.

3 Essa soldagem pode ser realizada em uma ou nas duas faces da placas.

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Figura 26: Armazenagem de perfis (Fonte: Universidade de Michigan)

Uma vez fabricados, os painis (planos e curvos) so agrupados entre si, somados a conjuntos de

tubulaes e outros sistemas, dando origem a sub-blocos ou aos blocos. Depois, so enviados s reas

adjacentes ao dique ou carreira para montagem final, onde os blocos sero soldados uns aos outros

para formar sees cada vez maiores do navio. Trata-se de um processo de montagem cujas

caractersticas podem variar de estaleiro para estaleiro, em quesitos como grau de automao,

terceirizao de/para outros estaleiros e grau de pr-outfitting embutido.

Figura 27: Montagem de bloco (Fonte: Universidade de Michigan)

Essa rea de montagem dos blocos possui 60m de comprimento por 20m de largura em mdia. ,

geralmente, equipada com ponte rolante de 80t x 20m de capacidade. A montagem do bloco realizada

segundo o projeto de construo realizado pelo Departamento de Projetos Geral.

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2.6 Oficina de Pintura

A oficina de pintura recebe os blocos montados e submete-os ao tratamento abrasivo (jateamento) e

pintura. Aps esse tratamento, os blocos so levados at uma rea anexa ao dique, onde feita a

montagem das sees.

A rea disposta para pintura dividida em quatro setores:

Cabine de limpeza e jateamento;

Cabine de pintura a spray;

rea de estoque de tinta;

reas intermedirias para estoque de blocos/sees;

Figura 28: Oficina de Pintura e Jateamento (Fonte: Universidade de Michigan)

O tamanho tpico de uma oficina suficiente para acomodar um bloco de dimenso 12m x 12m x 10m,

que tipicamente pesa entre 50 e 80 toneladas. As etapas em que um bloco/seo submetido na oficina

de pintura so as seguintes:

Figura 29: Fluxograma com as atividades realizadas na oficina de pintura

Limpeza e

JateamentoPintura

rea

intermediria

DiqueMontagem

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A seguir sero descritas as principais atividades realizadas na oficina de pintura.

2.6.1 Jateamento

O jateamento um processo de tratamento abrasivo feito atravs de granalha metlica ou gua, com o

intuito de preparar a superfcie dos blocos para posterior pintura. O jateamento dos blocos feito apenas

nas regies soldadas, pois o local onde as chapas no conservam a camada de primer que receberam

no tratamento inicial. O processo pode ser automtico ou manual.

Figura 30: Tratamento de superfcie de ao com jato abrasivo

Antigamente, o processo mais comum de jateamento era o jato de areia. Devido aos srios danos que

causa sade dos operadores, este processo foi proibido e substitudo pelo jateamento com granalha

de ao, que pode ser recolhida e reutilizada enquanto a granalha ainda for adequada.

Em um estaleiro de EAM, a dimenso tpica de uma cabine de jateamento de 25x25x12m, suficiente

para caber dois blocos de 12x12x10m (aproximadamente 50t cada). Uma cabine de jateamento e seus

componentes podem ser esquematicamente representados na figura abaixo:

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Figura 31: Esquema de uma cabine de jateamento (Fonte: CEGN)

Em um sistema manual de jateamento, a mo de obra necessria de um funcionrio para comandar o

bico de jateamento e um assistente. A produtividade mdia desse processo 350m2/dia. Essa

produtividade suficiente para jatear um bloco de 900m2 em um dia, ou seja, a rea jateada

corresponde a 40% da rea total do bloco.

Existem dois sistemas de recolhimento de granalha, sendo que no recolhimento automtico o

recolhimento simultneo operao, o que conduz a uma produtividade alta; o investimento nesse

sistema alto. No sistema semi-automtico, o recolhimento feito s no final do processo, assim a

produtividade mdia ou baixa, porm esse sistema tem um menor custo de aquisio. Para uma

cabine com as caractersticas anteriores, o custo de implantao de um sistema automtico at dez

vezes mais caro.

2.6.2 Pintura

Aps o jateamento, o bloco levado para a rea de pintura, se houver espao para um bloco. Se no

houver, ele levado para uma rea de espera (buffer zone), onde fica at ser liberado um espao na

1. Porta de servio

2. Luminrias

3. Painel de comando

4. Transporte horizontal do abrasivo

5. Transporte vertical do abrasivo e separador

6. Sistema de exausto e coletador de p

7. Mquinas de jateamento/pintura

8. Cmara de trabalho

LEGENDA:

Porta de servio Luminrias Painel de comando Transporte horizontal do abrasivo

5. Transporte vertical do abrasivo e Separador

6. Sistema de exausto e Coletores de p

7. Mquinas de jateamento / pintura

8. Cmara de trabalho

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rea de pintura. Analogamente cabine de jateamento, a cabine de pintura tambm tem dimenses

25x15x12m e capaz de abrigar dois blocos.

O equipamento de pintura mais utilizado atualmente do tipo airless, que pressuriza a tinta inserida na

mquina para lan-la na superfcie a ser pintada, diferentemente do processo tradicional, onde

misturado ar na tinta para conseguir lan-la at a superfcie. Essas mquinas so utilizadas

principalmente para evitar perdas com espalhamento pelo ar, podendo assim trabalhar com tintas mais

viscosas e obter camadas mais grossas a cada demo.

Figura 32: Diferentes mquinas de pintura airless (Fonte: CEGN)

Em um estaleiro onde o processo no automatizado, a produtividade da pintura 2.500 m2/dia, com

quatro funcionrios na cabine de pintura. Com essa produtividade consegue-se pintar um bloco por dia,

pois so passadas duas demos de tinta (700m/bloco para o primer e 1.800m2/bloco para o

acabamento).

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Figura 33: Mquina de pintura (Fonte: Sermetal)

So utilizados diversos tipos de tinta na construo naval, usadas de acordo com a superfcie a ser

pintada; essas tintas, bem como o local de aplicao, esto descritas a seguir.

Primer: tinta protetora que impede a formao de xidos e ferrugens na camada superficial do

ao. aplicada no primeiro tratamento dado chapa de ao, logo quando ela retirada do ptio

onde se estoca o ao. Alm disso, aplicada tambm depois da fabricao dos blocos,

proporcionando uma proteo s chapas e soldas de aproximadamente seis meses.

Normalmente utilizado o primer de zinco, de colorao acinzentada. Costuma-se passar duas

demos.

Inibidoras: tm como objetivo proteger o ao por meio de ao catdica e andica servindo de

metal de sacrifcio. Pigmentos metlicos compem a sua formulao, geralmente alumnio ou

zinco, e a camada mais prxima do primer. Costuma-se passar uma demo.

Selante: tinta com capacidade de isolamento e estanqueidade, cria uma barreira entre a chapa e

o meio externo. utilizada no casco do navio e em todos os cmodos e ambientes externos.

Possui alta resistncia a impactos. Costuma-se passar uma demo.

Anti-folion (anti-incrustante e polidora): tinta venenosa que tem como objetivo impedir a

formao de craca. Seu efeito notado em aproximadamente cinco anos de uso. Atua tambm

como polidora, pois o movimento do navio e o atrito do casco com o mar fazem com que haja o

desprendimento de todo material no desejado da parte exterior da embarcao. Costuma-se

passar trs demos. Nessa rea, os blocos so transportados entre trilhos. O abastecimento e o

Pgina | 30


transporte de tintas e ferramentas at o estoque feito por paletes, e transporte dos

blocos/sees at a rea de pintura, bem como da rea de pintura at a rea final de montagem

feita por trolleys.

Figura 34: Trolley utilizado para transporte de blocos (Fonte:Global Win4)

Uma questo recente associada a este processo diz respeito ao impacto ambiental. As operaes de

jateamento e pintura podem ser altamente poluentes se no forem tomadas providncias para atenuar

esse potencial. Pensando em minimizar impactos ambientais, pode-se instalar um sistema de

recuperao do material de jateamento combinado com o uso de um gro metlico mais resistente. Alm

disso, estocagem e manuseamento de tinta podem ser melhorados introduzindo-se um continer de

armazenamento em massa, que permite reduzir perdas pelo descarte de embalagens individuais.

4 http://www.global-win.cn/

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2.7 Edificao

A edificao o processo de montagem final da embarcao. Aqui os blocos so juntados e soldados

segundo uma seqncia pr-definida. Ela ocorre no dique ou na carreira, e conta com prticos de at

100t em estaleiros de mdio porte, para o transporte das diversas partes acabadas da embarcao.

Figura 35: Edificao (Fonte: Universidade de Michigan)

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3 Projeto das oficinas

Este captulo tem por objetivo descrever a metodologia utilizada para determinar a necessidade de

mquinas em cada oficina e desenhar seu layout.

3.1 Definio dos parmetros de projeto

Estudos de mercado recentes5 apontaram que existe uma demanda latente para a construo de

embarcaes de apoio martimo. Grande parte dessa demanda origina-se na necessidade da Petrobrs

em desenvolver os campos do pr-sal e outros recm adquiridos.

Do Plano de Expanso e Modernizao da Frota de Embarcaes de Apoio Martimo (PROREFAM) da

empresa, prev-se a licitao de 146 embarcaes em seis anos, mais de 50% so embarcaes

complexas, de grande porte. No primeiro pacote j licitado de 24 navios, o perfil das encomendas foi o

seguinte: 4 PSVs (Plataform Supply Vessel), 18 AHTS (Anchor Handling Tug Supply) e 2 ORSVs (Oil

Recover Supply Vessel). Do lado da oferta, os diversos estaleiros brasileiros que atuam neste segmento

esto capacitados a fazer apenas EAMs de pequeno porte, com exceo do STX Brazil Offshore (Ex-

Aker Promar). Dentro do segmento de EAMs, surge uma oportunidade interessante de produo de

embarcaes de grande porte. Este ser o foco produtivo para o estaleiro a ser projetado.

A capacidade de produo dos atuais estaleiros brasileiros de EAMs de duas a trs embarcaes por

ano. Alguns estaleiros internacionais, com maior escala e mais modernos, chegam a produzir at 7

EAMs por ano, de diversos tipos. Definiu-se como premissa para este projeto conceitual, de um estaleiro

moderno no Brasil, a capacidade de 4 EAMs/ano de grande porte (equivalente em contedo de trabalho

a 6 EAMs de baixa complexidade).

As caractersticas principais da embarcao a ser produzida basearam-se em um ROV Supply Vessel.

ROVs so sistemas ocenicos no tripulados responsveis por realizar tarefas a profundidades

imprprias para o homem. A RSV a embarcao que acomoda esse sistema no tripulado, servindo

como base de apoio. As informaes da RSV foram obtidas no trabalho de Maues, B., & Dias, H. (2009),

RSV - ROV Supply Vessel.

5 Como aqueles contidos no Prospecto definitivo da OSX (disponvel em www.osx.com.br) e nos resultados da Comisso Especial de

Petrleo e Gs do Estado de So Paulo - CESPEG

Pgina | 33


A partir do projeto desta embarcao apresentado em MAUES & DIAS (2009), adotou-se os seguintes

valores: 100m de comprimento, 20m de boca, 6m de calado e 3.000t de peso leve.

Figura 36: Embarcaes RSV (Fonte: MAUES & DIAS (2009))

A ttulo de exemplo, o peso de uma AHTS varia entre 1.800t e 2.200t, e de embarcaes mais complexa

pode chegar a 3.500t. O comprimento mdio de uma AHTS de 80m, com boca de 18m e calado de

6m. Uma RSV tem em mdia 110m de comprimento, boca de 24m e calado de 7m. J uma OSTV

(Offshore Supply Terminal Vessel) tem em mdia 90m de comprimento por 18m de boca e 5m de

calado.

Figura 37: AHTS e OTSV (Fonte: Norskan)

Pgina | 34


3.2 Dimensionamento das oficinas

A Figura 38 apresenta a metodologia utilizada para dimensionar as oficinas:

Figura 38: Metodologia de Definio do Layout das Oficinas

A definio do maquinrio necessrio em cada oficina baseou-se em diversos projetos de estaleiros

(antigos e novos), catlogos de fabricantes, e dois livros de referncia, o Ship Design and Construction,

e o Ship Production.

O prximo passo foi definir o nmero de mquinas necessrio para uma capacidade de fabricar 4 AHTS

por ano. Mostrou-se necessrio realizar duas quebras do peso do navio: em tipos de painel e em

componentes, apresentados na Tabela 1 e para clculos subseqentes.

Tabela 1: Peso do navio por tipo de painel

Tipos de Painis % Massa (t)

Micro painis 15% 315

Painis planos 60% 1260

Painis curvos 25% 525

Distribuio espacial das

mquinas e clculo da rea de cada oficina

Definio do nmero de

mquinas

Estudo de projetos de estaleiro

Pesquisa em catlogo de fornecedores

Levantamento de mquinas e suas

respectivas capacidades

Garantir que a capacidade seja suficiente para atingir as premissas do

projeto

Definio do fluxo de materiais no

estaleiro

Minimizar o fluxo de materiais

Obedecer lgica do processo

Pgina | 35


Tabela 2: Peso do navio por componente

Componente % do peso total Massa (t)

Chapa 60% 1.800

Perfil 10% 300

Equipamentos 20% 600

Acessrios 5% 150

Tubulao 3% 90

Pisos 1% 30

Cabos e outros 1% 30

Outra informao necessria para a estimativa de capacidade das mquinas e reas de armazenagem

intermedirias a quantidade de blocos para a edificao da embarcao. Usualmente, esse nmero

dependente da configurao produtiva do estaleiro e calculado a partir de simulaes numricas que

avaliam aspectos operacionais e financeiros. Este processo iterativo e longo, em busca de uma soluo

tima. Tal procedimento incompatvel com um projeto conceitual a no ser que j se tenha um modelo

que possa ser adaptado para o estaleiro em questo.

Na metodologia proposta neste documento, desenvolveu-se um procedimento alternativo, que apesar de

simplificado baseia-se em um projeto j existente e define uma ordem de grandeza razovel para o

nmero de blocos da embarcao a ser produzida. Ao fazer isso, assume-se implicitamente que o

procedimento de dimensionamento foi corretamente executado para aquele projeto e, portanto

representa uma boa estimativa inicial.

Diversos estudos apontam a necessidade do uso de tecnologias compatveis com um nvel tecnolgico

de 4, de uma escala at 5, como requisito para garantir a equivalncia de custos de mo-de-obra entre

estaleiros brasileiros e estaleiros coreanos. O nico estaleiro de nvel 4 no Brasil o Atlntico Sul,

projetado para produzir quatro navios petroleiros Suezmax de 45.000 toneladas por ano e com uma

capacidade de iamento na edificao de 1.500 toneladas. Calcula-se que a quantidade de blocos de

30 por embarcao, valor adotado tambm neste projeto.

Para cada oficina, sero listadas as mquinas relevantes para o layout e calculada a rea ocupada pelo

arranjo sugerido. Mquinas portteis no sero consideradas, pois no ocupam rea.

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3.2.1 Processamento de chapas

A seguir esto listadas as mquinas necessrias para a oficina de tratamento de chapas:

Tabela 3: Equipamentos da oficina de processamento de chapas

Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)

Mesa para corte em plasma e oxi-corte 2 182 364

Mquina de corte para pequenas peas 2 36 72

Mquina jateamento e pintura auto 1 288 288

A partir dessa lista, foi estabelecido o seguinte layout:

Figura 39: Layout da Oficina de Processamento de Chapas

Mquina pequenos

cortes (36m2)Mquina pequenos

cortes (36m2)

Mesa de Corte (182m2)

Armazenagem de chapas e perfis (150m2)

Mquina de Jateamento e Pintura (288m2)

Es

toq

ue

inte

rme

di

rio

de

ch

ap

as

e

pe

rfis

(8

0m

2)

Mesa de Corte (182m2)

45x60m

rea livre: 1.650m

rea ocupada:1.050m

rea total: 2.600m

Pgina | 37


Esse layout foi montado considerando as seguintes premissas:

As mquinas de jateamento e de pintura devem ser instaladas prxima ao estoque intermedirio

de chapas;

As mquinas de corte devem ficar na sada da mquina de jateamento e pintura, e aps

marcao e corte das chapas so encaminhadas para a rea de submontagem;

A capacidade da mquina de jateamento de 15 chapas/turno, e a capacidade de cada mquina

de corte de aproximadamente 7 chapas/turno;

A mquina para pequenos cortes foi dimensionada a partir do tamanho mximo de chapa que

ela aceita (4m x 2m), levando em conta suas caractersticas e sua semelhana com as mquinas

de corte para chapas de 12m x 3m;

A rea total dessa oficina de 2.600m2;

3.2.2 Mecnica

As mquinas utilizadas so listadas a seguir.

Tabela 4: Equipamentos oficina mecnica


Armazenagem paletes 1 50 50

Armazm 1 150 150

Bancadas para trabalho 6 10 60

Dobradeira de tubos 3 15 45

Estoque intermedirio 5 8 40

Fresadora universal 3 1 3

Furadeira radial 3 1 3

Guilhotina 6 9 54

Mquina de cortar 1 1 1

Mquinas de prensar hidralicas 2 1 2

Torno universal 5 3 15

O layout dessa oficina est Figura 40.

Pgina | 38


Figura 40: Layout oficina mecnica

As premissas adotadas para a concepo do layout foram:

O almoxarifado inicial destinado a armazenar chapas, tubos e outras peas de ao utilizadas

nesta oficina;

Foi adotada uma razo de 70% entre a rea ocupada pelo maquinrio e a rea total (mquinas

mais rea de circulao e recuo);

Os estoques intermedirios servem como zona de espera para a utilizao da bancada6;

O estoque final armazena os acessrios de ao em paletes de acordo com o bloco ao qual

pertencem;

A rea da oficina mecnica de aproximadamente 800m2.

6 Pode servir como armazenagem de peas sobressalentes passveis de aproveitamento futuro.

Armazm

(150m)Mquinas

(225m)Estoque

Ba

nc

ad

a d

e

tra

ba

lho

Bancada de trabalho

Ba

nc

ad

a d

e

tra

ba

lho

Estoque

(8m)

Estoque

Estoque

de

materiais

(50m)

Bancada de trabalho

Bancada de trabalho(10m)

Bancada de trabalho

Estoque

Estoque

20x40m

rea livre: 275m

rea ocupada: 525m

rea total: 800m

Pgina | 39


3.2.3 Eltrica

Os equipamentos utilizados nessa oficina esto abaixo.

Tabela 5: Equipamentos oficina eltrica


rea armazenagem final 1 50 50

rea para corte dos cabos 1 60 60

rea para estocagem dos materiais 1 70 70

Bancada de trabalho 3 8 24

Bancada para testes 1 8 8

Fresa 1 3 3

Guilhotina 1 9 9

Mquina para corte 1 14 14

Mquinas de enrolar e cortar cabos eltricos 2 5 10

Torno 1 5 5

O layout da oficina apresentado Figura 41.

Figura 41: Oficina Eltrica

Corte de cabos (60m)

Armazenagem em

paletes(50m)

7x10

Bancada de

Trabalho(8m)

Bancada de

Trabalho

(8m)

Bancada para

testes

(8m)

Bancada de

Trabalho

(8m)

Mquinas (50m)

Armazm(70m)

10x27m

rea livre: 80m

rea ocupada: 190m

rea total: 270m

Pgina | 40


As premissas adotadas para o layout dessa oficina foram:

A primeira rea de armazenagem destinada aos painis eltricos, componentes eletrnicos,

cabos eltricos e outras peas;

Foi adotada uma razo de 70% entre a rea ocupada pelo maquinrio e a rea total (mquinas

mais rea de circulao e recuo);

A rea de corte de cabos permite comprimentos de at 25m de fio;

A bancada de testes contm aparelhagem para avaliao dos equipamentos montados na

oficina;

A armazenagem em paletes mantm os equipamentos separados de acordo com o bloco ao qual

pertencem;

A rea total prevista para essa oficina de 270m.

3.2.4 Tubulao

As mquinas aqui utilizadas so:

Tabela 6: Equipamentos da oficina de tubulao


Armazenagem inicial 1 36 36

Armazenagem paletes 1 150 150

Chanfro 1 27 27

Corte 1 27 27

Decapagem 1 225 225

Dobragem 2 18 36

Estoques intermedirios 2 6 12

Flange/Solda 2 27 54

Ptio de tubos 1 200 200

Pintura 1 75 75

O layout proposto para essa oficina mostrado abaixo.

Pgina | 41


Figura 42: Layout da oficina de tubulao

As premissas adotadas para a concepo desse layout foram:

A rea do ptio de armazenagem de tubos no precisa ser abrigada;

As oficinas de decapagem e pintura se localizam fora das dependncias da oficina por questes

ambientais e de segurana do trabalho;

Adota-se 2 mquinas de dobragem para diferentes dimetros a fim de garantir maior fluxo para o

processo;

Os estoques intermedirios servem como zona de espera7 para uso do equipamento seguinte;

A armazenagem final separa os tubos em paletes de acordo com os blocos aos quais sero

destinados ao outfitting;

A quantidade de equipamentos foi baseada em uma oficina de um estaleiro de grande porte com

produo de 1 petroleiro Suezmax a cada 16 meses;

A rea coberta do processo de fabricao da tubulao tem 700m. J a parte externa, que

contm o ptio de tubo e as estaes de decapagem e pintura, tm 550m, totalizando 1.250m

para essa oficina.

7 Pode servir como armazenagem de partes sobressalentes para eventual uso posterior.

Do

bra

gem

Pintura(75m)

Co

rte

Fla

ng

e /

So

lda

(27m

)

Armazenagem

paletes(150m)

18m

Do

bra

gem

Fla

ng

e /

So

lda

Decapagem(225m)

Ptio de tubos(200m)

Chanfro

(27m)

Estoque (36m)

25x50m

rea livre: 800m

rea ocupada: 500m

rea total:1.250m

6m

Pgina | 42


3.2.5 Submontagem e montagem

As mquinas aqui utilizadas so:

Tabela 7: Equipamentos da oficina de submontagem e montagem


Solda chapa 3 150 450

Marcao 3 150 450

Solda perfil leve 2 150 300

Solda perfil pesado 2 150 300

Conformao 1 150 150

Armazenagem materiais 1 400 400

Armazenagem sub-blocos 1 4.300 4.300

Montagem e armazenagem de blocos 1 2.000 2.000

O layout proposto apresentado na figura abaixo.

Figura 43: Layout da oficina de submontagem e montagem

So

lda

c

ha

pa

Ma

rca

o

So

lda

p

erf

il

So

lda

p

erf

il

pe

sa

do

So

lda

c

ha

pa

So

lda

c

ha

pa

Pain

is

Pla

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s

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Pain

is

Pla

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s

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Pain

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rca

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arc

a

o

So

lda

p

erf

il

So

lda

p

erf

il

pe

sa

do

Chapas Armazenagem de

sub-blocos(4.300m)

rea de montagem e

armazenagem dos blocos(2.000m)

50x170m

rea livre: 4.500m

rea equipamentos:4.000m

rea total: 8.500m

400m

Pgina | 43


As premissas adotadas para a concepo desse layout foram:

As linhas de montagem dos painis e dos perfis transversais so paralelas;

A linha de montagem dos perfis transversais se encontra ao lado da rea de armazenagem de

materiais para reduo dos caminhos percorridos;

A fim de reduzir movimentao de grandes partes do navio, a rea para montagem dos blocos

encontra-se ao final da linha dos painis;

Foi adotado um tamanho padro de 4 chapas 12x3m para dimensionar as estaes das

mquinas;

O dimensionamento da rea para armazenagem dos painis foi feito considerando uma

produo de 3 painis/dia, 1 bloco a cada 3 dias, 3 painis por bloco em um horizonte de 20

dias;

A oficina capaz de montar 1 bloco a cada 2 dias com capacidade de armazenar at 10 blocos;

A oficina possui aproximadamente 8.500m.

3.2.6 Oficina de pintura

As mquinas necessrias na oficina de pintura so:

Tabela 8: Equipamentos da Cabine de Pintura


rea de Espera 1 600 600

Cabine de Jateamento 1 405 405

Cabine de pintura 1 405 405

O layout apresentado na figura abaixo:

Pgina | 44


Figura 44: Layout da Oficina de pintura

Esse layout foi concebido levando em considerao as seguintes premissas:

A oficina de pintura foi designada pelo tamanho padro das cabines de jateamento e pintura, com

tamanho suficiente para abrigar um bloco de 27m x 15m x 12m;

A capacidade da cabine de jateamento de 350m/dia, e a capacidade da cabine de pintura de

2500m/dia, sendo 700m/dia para a pintura de tinta prime e 2.500m/dia para acabamento;

A rea total dessa oficina de 1.410m2.

30x47

rea livre: 600m

rea ocupada: 810m

rea total: 1.410m

Cabine de jateamento

(405m2)

Cabine de pintura

(405m2)

rea de espera(600m)

Pgina | 45


3.2.7 Edificao

Em estaleiros internacionais de mdio porte, utiliza-se tanto diques como carreiras na edificao.

Entretanto, em estaleiros de nvel tecnolgico 4 e com produtividade superior a 4 navios/ano verifica-se

necessariamente o uso de dique. Isto ser tomado como fator preponderante para a escolha do mesmo

neste projeto.

Outro fator determinante o peso do bloco, que dita quais os equipamentos devem ser utilizados na

rea de edificao e suas respectivas capacidades. Como visto na introduo do item 0, cada

embarcao ser composta por 30 blocos de 100t de peso.

Os equipamentos e principais reas esto descritas a seguir.

Tabela 9: Equipamentos de edificao

Equipamento # rea unitria (m) rea ocupada (m)

rea dique 1 3.680 3.680

rea para cais de acabamento 2 1.800 3.600

Carro hidrulico 3 90 270

Guindaste 2 30 60

O layout para essa regio apresentado na Figura 45.

Pgina | 46


Figura 45: Layout da rea de edificao

As premissas adotadas para a concepo dessa regio foram:

O comprimento do dique maior que o comprimento da embarcao tomada a ser construda.

Essa diferena destinada ao incio concomitante da construo da praa de mquina de um

segundo navio, dado que essa a parte mais lenta do processo de edificao, e tem 1/3 do

comprimento da embarcao tomada como base para o projeto;

Com base em um cronograma de construo de um estaleiro, foram estimados 2 cais de

acabamento para a entrega de 4 EAMs por ano. Segundo esse cronograma, o outfitting pode

durar tanto tempo quanto a edificao;

A quantidade de guindaste foi estimada de forma a atender os cais de acabamento das

embarcaes;

A regio ao redor ao dique e fora do alcance do prtico possibilita o trnsito e o fornecimento de

materiais diversos ao dique atravs de guindastes mveis e outros;

Estima-se que para a edificao e acabamento das embarcaes so necessrios

aproximadamente 29.200m.

1) 40x100m 2) 140x180m

rea livre: 15.600m

rea ocupada: 13.600m

rea total: 29.200m

Guindaste

Prtico

1

2

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3.3 rea total de oficinas

Na Tabela 10 esto consolidados os valores das reas de cada oficina juntamente da rea total para o

estaleiro.

Tabela 10: reas consolidadas

Oficina rea (m)

Processamento de chapas 2.600

Mecnica 800

Eltrica 270

Tubulao 1.250

Submontagem e montagem 8.500

Pintura 1.410

Edificao 29.200

Total 44.030

Estes valores alimentam a prxima etapa da metodologia, de definio do layout do estaleiro, detalhada

adiante no prximo captulo.

Pgina | 48


4 Definio de layout do estaleiro

Este captulo tem por objetivo propor uma metodologia de definio de arranjo fsico otimizado para um

estaleiro.

4.1 Reviso terica e metodologia

Definir o arranjo fsico consiste em localizar as oficinas e as reas de fabricao no espao disponvel,

identificando o fluxo de materiais e de pessoas, pontos de estoque, estaes de trabalho e as rotas de

produo. Deve seguir uma lgica de distribuio que visa contemplar os seguintes princpios:

Minimizar os custos de movimentao, que dependem do peso da carga transportada, geometria

e da distncia percorrida;

Reduzir o congestionamento de materiais e pessoas, que podem gerar atrasos na produo

Incrementar a segurana e a comunicao entre as partes produtivas;

Aumentar a eficincia das mquinas e da mo-de-obra, atravs de um fluxo de processos,

segundo uma lgica que maximize o aproveitamento dos recursos;

Apoiar a flexibilidade, com layouts passveis de alteraes para readequao em caso de

surgimento de novas necessidades.

Com base nas diretrizes e princpios acima citados, obter um layout otimizado exige criar arranjos

possveis e melhorar sucessivamente at a obteno de um resultado timo.

Primeiramente, faz-se necessrio a definio da orientao do sistema de produo do estaleiro, tipo de

arranjo fsico, caractersticas e suas conseqncias para o layout.

Existem dois tipos de produo: orientada a processos e outra a produtos. O estaleiro se encaixa nesse

primeiro caso. Ele caracterizado pelo baixo volume de produo (em comparao com uma linha de

produo contnua), alta variedade dos produtos (diferentes tipos de projetos), fluxo de materiais

intermitente (picos e sazonalidades prprias do processo construtivo), emprego de mquinas universais

e mo-de-obra intensiva.

Dentro dessa classificao, existem 3 tipos de possveis de arranjos fsicos: posicional, funcional e

celular. No primeiro, os recursos transformados no se movem entre os recursos transformadores. No

segundo, os processos similares se localizam juntos um do outro. J no terceiro, os recursos

Pgina | 49


transformados so movimentados at uma rea especfica da operao na qual todos os recursos

transformadores necessrios se encontram. J para o arranjo linear, em processos orientados a

produtos, a seqncia de atividades coincide com a seqncia a qual os processos foram arranjados

fisicamente.

Figura 46: Tipo de arranjo fsico em funo do volume e da variedade

A natureza da atividade de construo naval exige um arranjo fsico do estaleiro do tipo posicional.

Conclui-se isso pelo fato da construo da embarcao ocorrer em um lugar especfico (dique) e das

oficinas estarem distribudas ao seu redor, seguindo a definio de que o objeto transformado no

percorre por entre os meios transformadores.

No entanto, esse tipo de arranjo no se aplica a cada oficina. Elas devem ser analisadas

independentemente quanto aos produtos fabricados e a dinmica de trabalho individual. A ttulo de

meno, classificaram-se as oficinas segundo a tabela abaixo.

Tabela 11: Tipo de Arranjo das Oficinas

Oficinas Layout

Edificao Posicional Eltrica Celular Mecnica Celular Pr-outfitting Posicional Pintura Linha Processamento de chapas Linha Submontagem e montagem Linha e posicional Tubulao Funcional

Servios

profissionais

Lojas de

servios

Servios em

massa

Va

rie

da

de

Alt

oM

d

ioB

aix

o

Volume

AltoMdioBaixo

Va

rie

da

de

Alt

oM

d

ioB

aix

o

Volume

AltoMdioBaixo

Posicional

Funcional

Celular

Linear

Intermitente

Contnua

Pgina | 50


A metodologia empregada para a obteno de layouts divide-se em duas etapas: a primeira de gerao

de solues (heurstica construtiva), e a segunda de refinamento (heurstica de melhoramento). A Figura

47 ilustra essa metodologia.

Figura 47: Fluxograma da metodologia

A primeira consiste em gerar desenhos iniciais dos layouts atravs da anlise do fluxo de material

seguida pelo estabelecimento de uma ordem para alocao das oficinas e da aplicao do algoritmo

alocador.

A segunda parte consiste no melhoramento dessas solues iniciais com base em critrios quanto a

fluxo de materiais, pessoas e processos, compatibilidade das reas edificadas e aprendizados

anteriores.

Pgina | 51


4.2 Mapeamento do fluxo de material

Mapear o fluxo de material permite avaliar o grau de relao e dependncia entre as oficinas. Em se

conhecendo a sequncia produtiva do estaleiro e os outputs de cada oficina, a obteno do volume de

material em trnsito conseqncia.

As premissas adotadas para o estabelecimento do fluxo esto na Tabela 12:

Tabela 12: Premissas para o fluxo gerado pela oficinas eltrica, mecnica e de tubulaes

Fluxo % de material

Tubulao para cais de acabamento 20% Tubulao para pr-outfitting 80% Acessrios e equipamentos mecnicos para cais de acabamento 20% Acessrios e equipamentos mecnicos para pr-outfitting 80% Equipamentos eltricos e cabos para pr-outfitting 50% Equipamentos eltricos e cabos para cais de acabamento 50%

Com base nelas e nas propores obtidas para cada um dos componentes de uma AHTS, obteve-se os

seguintes fluxos referentes produo de uma embarcao de apoio.

Tabela 13: Fluxo de material no estaleiro

Partida Chegada Fluxo (t)

Pr-Outfitting Edificao 2.373 Pintura Pr-Outfitting 2.100 Submontagem e montagem Pintura 2.100 Processamento de chapas Submontagem e montagem 2.100 Tubulao Cais de Acabamento 18 Tubulao Pr-Outfitting 72 Mecnica Cais de Acabamento 504 Mecnica Pr-Outfitting 126 Eltrica Cais de Acabamento 75 Eltrica Pr-Outfitting 75 Almoxarifado Mecnica 480 Almoxarifado Eltrica 120 Almoxarifado Cais de Acabamento 30

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4.3 Ordenao de alocao

A ordenao consiste em definir a seqncia de alocao das oficinas e principais reas no espao

disponvel do estaleiro. O procedimento para criao da lista apresentado a seguir.

A primeira posio da lista ocupada pela oficina de maior rea. Isso decorre da dificuldade de

posterior alocao de grandes reas no espao disponvel;

A posio seguinte ocupada pela oficina de maior relacionamento com a anterior, ou seja, com

a qual h maior fluxo de material,

Caso dentre as oficinas restantes no haja alguma que se relacione com a anterior da lista, a

prxima a entrar ser a de maior rea;

Repete-se a etapa 2 para as oficinas restantes;

Em todos os layouts as reas de cais, dique e pr-outfitting possuem a mesma disposio no estaleiro. A

rea em frente ao mar foi determinada de forma a acomodar 2 cais de acabamento e uma sada de

dique, totalizando 280m de extenso, tomada como padro para a determinao dos layouts.

A disposio contnua de cais surge como uma alternativa de arranjo para acomodao de embarcaes

de comprimento varivel em torno da mdia de 120m. Por exemplo, o cais pode vir a acomodar uma

embarcao de 100m e outra de 130m.

Para se evitar a descontinuidade das reas disponveis para alocao ao longo do estaleiro, o que

implicaria em restries para o problema de arranjo fsico, preferencial a alocao do dique nas

extremidades da rea disponvel junto mar. Em decorrncia desse posicionamento, a regio de pr-

outfitting dos blocos foi alocada adjacente a disposio longitudinal do dique, a fim de reduzir os

movimentos de colocao dos blocos na rea de edificao. Adotou-se o arranjo representado na Figura

48 como padro para todos os layouts.

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Figura 48: Configurao cais/edificao e pr-outfitting padro

H tambm no estaleiro outras reas que, apesar do baixo relacionamento com o processo produtivo, se

fazem necessrias no estaleiro e compem a lista de alocao. Estas reas esto listadas na Tabela 14:

Tabela 14: Espaos do estaleiro e respectivas reas

Espaos comuns rea (m2)

Ptio de Chapas e Perfis 5.000 Estacionamento 3.500 Vestirio / Restaurante 2.500 Prdio Administrativo 2.000 Portaria 400 Manobra de Caminhes 3.000 Almoxarifado 4.500

Para todas as reas foi estabelecido um racional para seu dimensionamento.

O ptio de chapas e perfis foi dimensionado para abrigar a quantia anual necessria para produo de

4 embarcaes, devido possibilidade de importao desses insumos em grandes volumes. O clculo

levou em conta a quantidade de chapas utilizadas em um ano, suas dimenses e o mximo

empilhamento. Clculo similar foi feito para o ptio de perfis, levando em conta a proporo entre chapas

e perfis em uma embarcao.

O estacionamento destinado para funcionrios da administrao, com exceo diretoria que ter

um estacionamento privativo. Esse nmero, tendo como base estaleiros do mesmo porte, foi estimado

Edificao

Pr-outfitting

Cais de acabamento

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para 200 empregados (25% do nmero total de funcionrios, sendo que o restante utiliza transporte

coletivo). As dimenses das vagas adotadas foram de 2,5m x 5m, e rea total obtida foi acrescido 50%

para circulao dos automveis.

Vestirio e restaurante se situam no mesmo galpo. Considerando para um turno o total de 800

funcionrios, o dimensionamento do refeitrio utilizou a razo de 1m2 por pessoa. O vestirio considerou

1,5m2 por funcionrio. A rea prevista para cozinha levou em conta 35% da rea do refeitrio, e a rea

de depsito de gneros alimentcios 20%.

Para a rea do prdio administrativo foi utilizado o racional de 10m2 por pessoa para um total de 300

pessoas. Percebe-se que esse nmero de funcionrios difere daquele utilizado para a estimativa do

estacionamento, uma vez que essa diferena representa funcionrios de elevados cargos

administrativos. Foi considerada tambm para a administrao uma construo de 2 andares.

A rea prevista para a portaria leva em conta duas cancelas de entrada e duas cancelas de sada de

veculos, guarita, rea para recrutamento e vestirio para seguranas.

A rea para manobra e estacionamento de caminhes levou em conta um espao mnimo para

manobra de caminhes de at 30m, sendo a rea restante destinada ao estacionamento.

A rea do almoxarifado foi estimada a partir de outros estaleiros de capacidade similar ao atual projeto.

Com base no procedimento para listagem e nas premissas anteriormente explicitadas, a lista de

alocao para o arranjo fsico do estaleiro dada a seguir.

Tabela 15: Lista para alocao

Posio Oficina/rea

1 Pintura 2 Submontagem e montagem 3 Processamento de chapas e perfis 4 Almoxarifado 5 Tubulao 6 Mecnica 7 Eltrica 8 Estacionamento 9 Manobra e estacionamento de caminhes

10 Ptio de chapas e perfis 11 Administrao 12 Restaurante e vestirio 13 Portaria

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4.4 Algoritmo de alocao

O algoritmo de alocao um mtodo para arranjo fsico de instalaes diversas, gerando solues

iniciais viveis para o problema em questo.

O algoritmo baseia-se na lista de ordenao e atravs do seguinte procedimento faz a alocao das

oficinas:

Estabelece-se um par de eixos ordenados na extremidade superior esquerda da rea disponvel,

orientando-os para sentido de crescimento da mesma;

A primeira oficina alocada a partir da primeira rea disponvel da esquerda para a direita e de

cima para baixo;

O prximo elemento da lista alocado direita do anteriormente alocado;

Se no for possvel alocar direita, aloc-lo abaixo;

Se no for possvel, aloc-lo esquerda;

Se no for possvel, aloc-lo acima;

Caso no haja espao para alocao, uma nova lista de ordenao feita colocando-se o 2

maior elemento em rea na 2 posio da lista. Com essa nova lista, aplica-se o algoritmo de

alocao novamente;

Repete-se a etapa 3;

Figura 49: Exemplificao das possibilidades de alocao

Oficina

4

3

2

1

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As possveis solues iniciais decorrem das diferentes possibilidades de alocao das oficinas. Sero

descartados os posicionamentos incoerentes das mesmas segundo as restries listadas a seguir.

Comprimento longitudinal do estaleiro: delimitado pelo comprimento dimensionado para o

dique e o cais, de 280 metros. O comprimento transversal foi mantido livre.

Portaria: a entrada para o estaleiro foi imposta no lado inverso ao dique em um ponto no fixo,

podendo ser alocada em qualquer regio dessa extremidade.

Ptio de chapas e perfis: so considerados como rea nica, com espaamento de 8m, para

passagem dos caminhes a serem descarregados. Ele foi considerado sempre contguo oficina

de processamento de chapas, pois j se tinha conhecimento pelo estudo de outros estaleiros

que no h necessidade de um espaamento entre o ptio e essa oficina.

Oficina de submontagem e montagem: foi considerada contgua oficina de processamento

de chapas.

As demais possibilidades de layout validadas sero consideradas nas etapas seguintes de refinamento e

comparao final.

4.4.1 Refinamento da soluo

O refinamento da soluo consiste em realizar mudanas nos layouts propostos em quesitos no

contemplados pelo mtodo.

O algoritmo considera, por ordem crescente de prioridade, as reas e o fluxo de material, como se pode

perceber pelo mtodo de listagem para alocao das oficinas. Caso fossem consideradas apenas essas

premissas, surgiriam gaps no momento da alocao de oficinas, ou reas sem vnculos com as

anteriormente alocadas.

Necessita-se avaliar o problema quanto s restries impostas pelo fluxo de material, pessoas e

processos, compatibilidade entre reas edificadas, entre outros. O fluxo de material considerado foi

detalhado na Tabela 13. O fluxo de processos segue a lgica desenvolvida na primeira parte desse

projeto e exemplificado mais adiante, na Figura 54.

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O trajeto dos funcionrios ocorre entre a portaria, administrao e vestirio, entre esse ltimo e as

oficinas, e entre essas e o restaurante. Os caminhos e reas de circulao previstos so contemplados

por caladas e/ou pavimentaes adequados.

Quanto s reas edificadas, a verificao da compatibilidade entre elas resultou em uma lista de

recomendaes de alocao. O prdio da administrao, por exemplo, prefervel manter a uma

distncia mnima das reas de circulao de material e das principais linhas do processo construtivo,

como o processamento de chapas e perfis, e submontagem e montagem. Outro exemplo a alocao

da portaria prxima s reas de circulao de caminhes, ptios e almoxarifado, a fim de diminuir o fluxo

no estaleiro.

Baseado na experincia da equipe, fizeram-se ajustes como: alocao da administrao em rea de

frente edificao; incluso de uma rea de estacionamento para caminhes, de onde prev-se

congestionamentos decorrentes de variveis externas ao estaleiro; alocao do estacionamento prximo

administrao; alocao contgua de galpes a fim de reduzir custos de construo atravs do

compartilhamento de infraestrutura;

Outros parmetros de refinamento foram:

Tamanho mnimo de faixa para passagem de caminhes de 7m;

Largura mnima de 1,5m para as caladas;

A distncia mnima entre a oficina de pintura e submontagem, levando em conta o aspecto

operacional do transporte de blocos, de 50m;

Alocar a administrao prxima a edificao e/ou com vista para a mesma;

Arranjar as oficinas de forma a evitar fluxos cruzados;

Os layouts obtidos atravs do processo de refinamento foram 4, apresentados a seguir:

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Figura 50: Layout 1

Figura 51: Layout 2

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Figura 52: Layout 3

Figura 53: Layout 4

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4.4.2 Avaliao dos layouts

A funo para avaliao do fluxo de materiais consiste no produto entre o fluxo de materiais (em

toneladas), e a distncia a qual ele percorre (em metros)8. Ao comparar os resultados, o layout escolhido

ser aquele que apresentar o menor valor desta medida.

A distncia entre as oficinas foi considerada de acordo com o seguinte mtodo: se a oficina possuir um

lugar de sada fixo (nico), ento a distncia medida a partir do centro da sada. Caso a oficina no

tenha uma sada fixa, a distncia medida a partir do centro de sua rea. O mesmo mtodo foi

estipulado para o local de entrada.

Figura 54: Distncias adotadas nos layouts

8 Em alguns projetos cujo nvel de detalhamento necessrio seja maior e a disponibilidade de informaes seja elevada, possvel associar

valores de custo ao fluxo e criar um indicador mais robusto.

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A rea total do estaleiro no foi restringida neste projeto. Caso os layouts apresentassem valores de

muito prximos, o de menor rea seria escolhido. Assim, a rea do estaleiro foi calculada para

ser utilizada como critrio de desempate.

A partir dessa metodologia, obtivemos os seguintes resultados:

Tabela 16: Resultados do mtodo empregado

Layout 1 Layout 2 Layout 3 Layout 4

Partida Chegada Fluxo

(t) Distncia

(m) Fluxo x

Distncia Distncia

(m) Fluxo x

Distncia Distncia

(m) Fluxo x

Distncia Distncia

(m) Fluxo x

Distncia

Outfitting Edificao 2.373 60 142.380 63 149.024 63 149.024 63 149.024 Pintura Outfitting 2.100 92 192.150 207 434.595 90 189.000 216 452.550 Montagem Pintura 2.100 50 105.000 50 105.000 50 105.000 50 105.000 Processamento Montagem 2.100 0 - 0 - 0 - 0 - Tubulao Cais 18 125 2.250 167 3.012 151 2.710 111 2.004 Tubulao Outfitting 72 166 11.916 121 8.717 151 10.857 70 5.041 Mecnica Cais 504 83 42.064 102 51.610 59 29.943 78 39.493 Mecnica Outfitting 126 130 16.369 72 9.102 138 17.389 183 23.105 Eltrica Cais 75 55 4.103 74 5.524 41 3.112 167 12.517 Eltrica Outfitting 75 156 11.712 78 5.821 141 10.538 70 5.258 Almoxarifado Mecnica 480 56 26.971 58 27.970 79 37.925 252 120.739 Almoxarifado Eltrica 120 83 9.968 96 11.492 150 18.007 242 28.985 Almoxarifado Cais 30 117 3.511 103 3.104 197 5.915 299 8.956

Total 568.394 814.971 579.420 952.672

rea Total Estaleiro (m) 91.176 95.200 92.400 98.176

O layout 1 apresentou menor valor de , e tambm menor valor de rea. A reduo do fluxo entre

os diferentes layouts planejados para o estaleiro foi significativa, chegando a 40%.

Figura 55: Comparao dos valores de fluxo de materiais ( )

568 579

815

953

Layout 1 Layout 3 Layout 2 Layout 4

-40%

milh

are

s

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