Convênio FUSP –FINEP/CT AQUAVIÁRIO 01.08.0627.00 “Metodologia para elaboração de projeto de estaleiro” Relatório Técnico Elaborado por: Julio Favarin, Caio Requena e Luiz Soggia Maio de 2010
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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)
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)
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.
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
3.2.3 Eltrica
Os equipamentos utilizados nessa oficina esto abaixo.
Tabela 5: Equipamentos oficina eltrica
Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)
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.
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
3.2.5 Submontagem e montagem
As mquinas aqui utilizadas so:
Tabela 7: Equipamentos da oficina de submontagem e montagem
Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)
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
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do
So
lda
c
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So
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c
ha
pa
Pain
is
Pla
no
s
Gra
nd
es
Pain
is
Pla
no
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uen
os
Pain
is
Cu
rvo
s
Ma
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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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
Item # rea unitria (m) rea ocupada (m)
rea de Espera 1 600 600
Cabine de Jateamento 1 405 405
Cabine de pintura 1 405 405
O layout apresentado na figura abaixo:
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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)
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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.
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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.
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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Metodologia para elaborao de projeto de estaleiro
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
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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.
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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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