Projeto de Instalacoes Industriais - Planejamento e Arranjo Fisico

Disciplina Projeto de instalações industriais EM181013 Prof Eng Diego Gomes 20221 Horário Terçafeira 2040 às 2200 Engenharia de Projetos Industriais Planejamento de instalações industriais Projeto de fábricas Fundamentos de arranjos físicos e layout de instalações industriais Elementos de utilidades nas instalações industriais Fábricas flexíveis e inovação Fábrica digital e digital twin Projeto de instalações industriais Plano de aula Aula 1 Engenharia de projetos de instalações industriais Engenharia de Projetos Industriais Características de projetos de engenharia e classificação Projeto de instalações industriais Plano de aula Engenharia de projetos de instalações industriais Quando falamos de PROJETOS estamos trabalhando com esforços em tarefas multidisciplinares e integradas na busca de objetivos e sob condições de prazo e custos predeterminados A engenharia de projetos constitui uma das etapas da implantação de um novo produto projeto industrial para um empreendimento instalações ou equipamentos industriais No caso de projetos de implantação a engenharia de projeto de instalações industriais começa quando os modelos de fábricas estão suficientemente completos aperfeiçoados e em condições de serem transformados em produtos ou processos em escala normal de produção e comercialização O custo da engenharia de projeto normalmente não atinge a 5 do custo total do Projeto Engenharia de projetos de instalações industriais Considerandose o projeto de uma instalação como um produto e todas as fases do ciclo de vida de um produto vale a máxima de qualquer segmento comercial buscase o produto BOM BARATO E GARANTIDO Estas vertentes em muitas situações são conflitantes entre sí no que tange aos aspectos técnicos e econômicos devendo o projetista buscar uma solução que busque o equilíbrio dentro de um determinado escopo insto é a chamada viabilidade técnicoeconômica que é um estudo técnico que serve de base para a implementação eou adaptação de qualquer processo produtivo Considera dentre vários fatores os aspectos operacionais legais ambientais e mercadológicos Análises de viabilidade técnica não são restritas à novos negócios Podem avaliar as condições técnicas para mudança nos processos existentes ou instalação de novos equipamentos As principais características de um projeto de engenharia são Esforço temporário com o objetivo de criar um produto ou serviço único Empreendimento não repetitivo dentro de parâmetros prédefinidos de tempo custo recursos envolvidos e qualidade É único desenvolvido em momentos diferentes por pessoas diferentes Envolve certo grau de incerteza na realização Elaborado progressivamente feito por etapas feito em detalhes Interdependente depende de outros projetos Pressupõese uma abordagem estratégica e integradora entre áreas É aberto há muitas maneiras de se chegar a uma solução É suportado por frequentes compromissos e alternativas Tem um início meio e fim sequência clara de eventos ambos acordados com um cliente Resulta de um sentido da adequação de meios e recursos a resultados Classificação de Projetos na Engenharia A principal finalidade da classificação de projetos é tornálos gerenciáveis permitindo uma melhor avaliação de suas implicações para a organização Dependendo da fase do empreendimento pode ser classificado como 1 Engenharia de Projeto Conceitual 2 Engenharia de Projeto básico 3 Engenharia de Projeto executivo 4 Documentação as built conforme construído É importante que o projetista mantenha um acervo técnico do projeto além da documentação eletrônica referente ao projeto cópia de documentos assinadas pelo cliente constando a data da entrega e identificando título e revisão dos documentos entregues o quê foi entregue e quando São boas práticas de documentação e é uma maneira de diminuir a fragilidade jurídica em projetos Projeto conceitual É a fase inicial de projeto de um empreendimento em termos da engenharia de projeto sendo a transformação de uma série de dados em uma solução de engenharia que envolve várias linhas de raciocínio e informações interdisciplinares É o elo de ligação das estratégias empresariais à engenharia propriamente dita O produto desta etapa forma um conjunto de definições de parâmetros necessários para elaboração dos projetos de engenharia definições estas decorrentes das decisões estratégicas e negócios da empresa Considera dentre outros fatores limites de recursos disponíveis limites legais limites de prazo políticas ambientais sazonalidade de produção etc Oferece informações na decisão de prosseguir ou não no projeto e define o escopo de engenharia para ações necessárias à produção do projeto selecionado O objetivo é definir com maior precisão necessidades do cliente e buscar informações tecnologias e materiais que podem ser adotados Projeto básico Um projeto básico visa reunir as informações iniciais estudar as alternativas existentes e apresentálas de forma ordenada sob o aspecto de desenhos preliminares memoriais descritivos e critérios de projeto A documentação técnica gerada no projeto básico permite em geral a preparação de cronogramas e estimativas de custo de referência Os projetos básicos se destinam a consolidar diversos aspectos de engenharia de uma planta antes que sejam efetuados dispêndios importantes com a aquisição de componentes e execução de obras tais como Permitir a obtenção das diversas aprovações em órgãos públicos ou financeiros Permitir a compra dos equipamentos e a contratação de serviços necessários para a implantação do empreendimento ou instalação Permitir a elaboração de cronogramas de implantação e estimativas de custo de referência mais detalhados Projeto básico Nesta etapa são desenvolvidas atividades como definição e especificação das características técnicas de produtos e processos de produção fluxogramas de engenharia memórias de cálculo layouts das unidades de produção e utilidades especificações técnicas de equipamentos serviços e materiais etc Os documentos produzidos terão o nível de detalhe suficiente para a completa definição do escopo de fornecimento de equipamentos e os subsídios essenciais ao desenvolvimento da etapa posterior de engenharia detalhada Em geral temos Especificação dimensionamento e arranjo de equipamentos e componentes físicos máquinas equipamentos industriais motores e geradores transformadores quadros elétricos de distribuição e comando fornos estruturas utilidades etc Elaboração de especificações mecânicas elétricas civis entre outras Dimensionamento geral dos equipamentos Atendimento à normas padrões técnicos comerciais e critérios de cálculos e de projeto Projeto básico As principais características de um Projeto Básico conforme Resolução 361 CONFEA são a desenvolvimento da alternativa escolhida como sendo viável técnica econômica e ambientalmente e que atenda aos critérios de conveniência de seu proprietário e da sociedade b fornecer uma visão global da obra e identificar seus elementos constituintes de forma precisa c especificar o desempenho esperado da obra d adotar soluções técnicas quer para conjunto quer para suas partes devendo ser suportadas por memórias de cálculo e de acordo com critérios de projeto pré estabelecidos de modo a evitar eou minimizar reformulações eou ajustes acentuados durante sua fase de execução e identificar e especificar sem omissões os tipos de serviços a executar os materiais e equipamentos a incorporar à obra Projeto básico f definir as quantidades e os custos de serviços e fornecimentos com precisão compatível com o tipo e porte da obra de tal forma a ensejar a determinação do custo global da obra com precisão de mais ou menos 15 quinze por cento g fornecer subsídios suficientes para a montagem do plano de gestão da obra h considerar para uma boa execução métodos construtivos compatíveis e adequados ao porte da obra i detalhar os programas ambientais compativelmente com o porte da obra de modo a assegurar sua implantação de forma harmônica com os interesses regionais De maneira geral um projeto básico inclui Layout da fábrica Balanços de materiais e de energia Transporte de materiais e movimentação interna Diagramas de tubulações Esquemas elétricos unifilares e instrumentação Definição dos sistemas produtivo e de utilidades Projeto detalhado Os projetos detalhados também chamados de executivos se destinam a fornecer os elementos para a construção e montagem de uma planta O conjunto de informações necessárias e suficientes para a elaboração de um projeto executivo são aquelas que comumente são definidas como projeto básico que como visto representa uma etapa prévia do desenvolvimento do projeto detalhado em que se consolidam as condições técnicoeconômicas e operacionais do projeto e se estabelecem os requisitos básicos para cada integrante do empreendimento É a etapa onde se detalharão todos os parâmetros de engenharia da planta os quais permitirão comprar os materiais e componentes complementares tais como tubulações válvulas instrumentos projeto elétrico automação industrial etc O detalhamento do projeto será a fase definitiva para a implantação física do empreendimento Hoje é possível a montagem de um projeto virtual para análise e ajuda para a discrição dos detalhes já mencionados visando e antecipando possíveis falhas possibilitando suas correções antes mesmo da montagem física Projeto detalhado O projeto detalhado consiste na elaboração a partir das informações resultantes do projeto básico e dos desenhos de fornecedores de todas as atividades e dos documentos finais de engenharia que permitam a execução dos serviços de fabricação construção e montagem préoperação e operação de todos os itens que compõem o empreendimento Os documentos produzidos terão nível de detalhe suficiente para a completa execução de todas as atividades de campo necessárias à implantação do empreendimento e conterão os elementos de estudos e financeiros necessários ao gerenciamento da implantação Benefícios do projeto detalhado Permite fornecer fabricar comprar construir montar e por em marcha start up a instalação projetada Facilita muito o entendimento e a montagem do projeto bem como a aquisição e utilização adequada dos materiais especificados Documentação as built ou como construído A documentação as built contempla os dados do projeto inicial básico e detalhado acrescido ou modificado pelas informações alterações surgidas na fase de execução da instalação ou seja consiste na atualização dos documentos de projeto elaborados nas etapas de engenharia anteriores à real situação implantada representando fielmente a instalação industrial Os serviços utilizados nesta etapa são constituídos do acompanhamento multidisciplinar de engenharia das atividades de fabricação construção montagem e préoperação Como base para a atualização dos documentos do projeto da etapa de engenharia detalhada as alterações e modificações observadas durante a fabricação a construção a montagem e a préoperação são registradas em notas de alteração de projeto e posteriormente incorporadas aos documentos de engenharia detalhada Requisitos para o desenvolvimento da engenharia de projeto Para que a Engenharia de Projeto de uma instalação industrial seja desenvolvida com êxito e alcance os objetivos propostos é necessário que alguns requisitos sejam atendidos Entre outros os seguintes devem ser observados Definição do escopo do projeto Premissas e informações básicas consistentes Utilização de tecnologias apropriadas Gerenciamento eficaz Utilização de recursos adequados Normalmente um projeto industrial não contempla somente as unidades de produção abrange também os sistemas de utilidades os sistemas de estocagem preparação e manuseio de matérias primas os sistemas de transporte as unidades auxiliares de apoio oficinas laboratórios almoxarifados etc e a infraestrutura necessária acessos portaria restaurante cantina urbanização etc Utilização de Tecnologias Apropriadas No desenvolvimento da engenharia de projeto é importante que sejam utilizadas tecnologias de equipamentos e de instalações adequadas às condições técnicas e socioeconômicas do empreendimento Nem sempre as melhores tecnologias disponíveis no mercado internacional significam obrigatoriamente as mais adequadas para o país e para a região de implantação do projeto As tecnologias a serem utilizadas devem ser analisadas e estabelecidas cuidadosamente nos critérios de projeto de cada uma das especialidades envolvidas Aula 2 Planejamento de instalações industriais Definições de implementação de uma instalação industrial Objetivo dos projetos de instalações industriais a inovação em processos Estratégia tecnológica Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Projeto de instalações industriais Plano de aula Definições de implementação de uma instalação industrial Um dos problemas mais complexos para as organizações é o projeto de configurações dos seus sistemas produtivos Nas atividades de escolha como planejamento e tomada de decisão são mais amplos em escopo envolvendo políticas corporativas escolha de linhas de produtos estimativas de vendas e produção seleção de tecnologia fatores relacionados à gestão ordem organizacional recursos humanos fatores ambientais seleção dos processos de fabricação de montagem e de produção localização de novas unidades etc Consequentemente envolve horizontes de longo prazo e altos graus de riscos e incertezas Na competitividade o objetivo das empresas por esforços em termos de projetos de sistemas produtivos e instalações baseiam em plicar análise de mercado concepção dos produtos testes adequações no produto adequações no processo produtivo tornando um sistema eficaz e competitivo Objetivo dos projetos de instalações industriais a inovação em processos Com a evolução industrial todas as áreas de uma empresa sofrem forte influência em seus processos A transformação puxada pelo mercado consumidor direcionada pela oferta e não mais pela demanda de produtos Novas formas de administração de trabalhos sistemas de gestão que proporcionam a visão sistêmica do negócio envolve todas as áreas da empresa com base no planejamento estratégico cujos objetivos são direcionados para atender o cliente final Instalações simplificadas e de baixo custo passaram a representar uma grande vantagem para alcançar novos mercados ou ampliar os já existentes e que que influenciam o aprimoramento dos recursos empregados na estrutura da fábrica como exemplo Planejamento Qualidade Manutenção e Produção e que estão diretamente relacionados à evolução das instalações No processo de melhoria contínua aplicada às instalações e aos produtos um dos aspectos importantes é a intercambiabilidade ou possibilidades de peças equipamentos e os produtos industrializados que permite a redução dos custos de fabricação garantindo maior agilidade dos processos O fluxo de informações relacionado aos sistemas produtivos exige uma gestão capaz de integrar todas as áreas da empresa sincronizando todo o planejamento de recursos e ações possibilitando a eficiência dos processos Já os investimentos em automação e em novos equipamentos passam a representar a renovação necessária para atingir os objetivos atuais com base na competitividade Uma infraestrutura planejada adequadamente consolidará o processo de produção de maior competitividade A infraestrutura local tem fortes influências na escolha a ponto de em alguns casos inviabilizar a instalação Ex ausência de saneamento básico suprimento local de energia insuficiente entre outros fatores Objetivo dos projetos de instalações industriais a inovação em processos Estratégia tecnológica A formulação da estratégia tecnológica incluirá a análise entre oportunidades e desafios diante da empresa e de suas reais possibilidades É preciso considerar o panorama industrial e das instalações os seguintes aspectos Processos desenvolvidos e atualizados Mudanças na estrutura do setor produtivo Infraestrutura adequada ao processo Pesquisa e desenvolvimento atuantes Qualificação constante da mão de obra Aplicação de desenvolvimento sustentável sustentabilidade industrial Ações sobre meio ambiente e qualidade de vida Fábricas mais inteligentes e sustentáveis estratégias verdes Aspectos culturais e sociais Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Um projeto de instalação de fábrica ou um empreendimento considera um planejamento de atividades da produção com efeitos que se farão presentes no longo prazo que iniciam na Estruturação do projeto da Unidade de Negócios e vão até ao Projeto do empreendimento Tem como característica planejar o desenvolvimento dos projetos de unidades de produção por equipes multidisciplinares e tem como principal razão unificar objetivos produtos processos e tecnologias visando evitar conflitos e assim otimizar os resultados e aumentar a competitividade das empresas no mercado É importante frisar que não existe uma forma padronizada para se elaborar um projeto de fábrica e layout que se adapte a qualquer empresa produtos e nível de tecnologia empregada Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 1 Estruturação A primeira fase engloba um conjunto de etapas utilizadas para o projeto de novas empresas e projeto de um sistema produtivo São obtidos dados e informações que visam analisar se existem as condições básicas para que as empresas alcancem altos índices de sucesso do negócio Definir qual é a ideia geral do sistema produtivo Definir qual o contexto em que será aplicado Executar estudos preliminares do mercado e volume de produção Executar estudos de viabilidade técnica econômica e ambiental do projeto Estudos preliminares de produtos materiais e processos de produção Definir qual a finalidade e os objetivos da produção Definir quais as bases e os princípios que devem ser obedecidos Fase 1 Estruturação Para que uma empresa ou projeto funcione para o planejamento da instalação algumas definições devem estar claras Missão Visão Valores princípios Análise dos ambientes externos e internos a história da empresa Estratégia competitiva custo baixo eficiente inovadora Como Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 1 Estruturação Aplicar estratégia competitiva da Unidade Produtiva Dividida pelas etapas 1a Etapa Planejamento estratégico responsabilidade dos níveis mais altos da companhia Envolve formulação de objetivos para obter um nível de otimização 2a Etapa Definição do plano de negócios define como será competitiva no setor em que atua A sobrevivência no mercado a capacidade empresarial 3a Etapa Objetivos de desempenho indicar direção do planejamento por indicadores para medir objetivos e a execução prática das atividades confiabilidade flexibilidade qualidade velocidade e custo 4a Etapa Indicadores de desempenho avaliar a gestão do sistema de produção e operações nas empresas 5a Etapa Estratégia de produção e operações com os objetivos de desempenho montase um roteiro de decisões para direcionar a atividade fabril para a performance que se deseja alcançar vantagens competitivas Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 2 Projeto de Fábrica Baseia no conjunto de decisões estruturais para o projeto de uma nova unidade produtiva considerados os elementos principais para o projeto destacando se Projeto do sistema de produção Estudos detalhados do volume de produção Detalhamento de produtos materiais e processos de produção Determinação da necessidade e compra de máquinas equipamentos e insumos necessários para fabricar e montar os produtos e componentes selecionados Estudos e análises para definição da localização exata da Unidade Produtiva Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 2 Projeto de Fábrica O projeto de fábrica está associado às decisões estratégicas estruturais e não do projeto de arquitetura dimensões ou instalações que é uma fase de projeto civil da edificação Envolve o desenvolvimento de novos produtos processos de produção planejamento da capacidade instalada seleção da tecnologia de produção e localização industrial Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 2 Projeto de Fábrica Esta fase está dividida pelas etapas 1a Etapa Projeto de Produtos planejase otimização de processos e recursos a especificação de novos atributos seleção de tecnologias e de processos de fabricação e montagem como no desenvolvimento de um produto 2a Etapa Definição da Capacidade Instalada capacidade produtiva ou de capacidade agregada é a quantidade total de produtos que um sistema de produçãooperações deve ser capaz de produzir ao longo de um período específico 3a Etapa Projeto de Processos é a atividade principal tudo que gera valor para o cliente Ex processos de produção prestação de serviços vendas entregas 4a Etapa Seleção de Tecnologias aplicadas quais funções equipamentos sistema de comunicação e controle necessário para a manufatura 5a Etapa Localização da Unidade Produtiva A localização é uma estratégia empresarial Visa otimizar as rotas de transporte e assegurar um bom mercado de mão de obra e suprimento de materiais dentre diversos fatores operacionais e financeiros Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 3 Projeto de Layout É determinado de forma detalhada o posicionamento relativo entre as áreas da Unidade Produtiva e são estabelecidas as posições específicas de cada máquina equipamento insumos e serviços de apoio destacandose Estudo do fluxo dos processos de fabricação e montagem dos produtos Determinação das necessidades de espaços para produção estoques atividades auxiliares e de serviços Projeto do layout departamental Projeto do layout detalhado Avaliação e otimização do layout uso de Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 3 Projeto de Layout Esta fase está dividida pelas etapas 1a Etapa Planejamento do projeto 2a Etapa Projeto informacional 3a Etapa Projeto conceitual 4a Etapa Projeto detalhado 5a Etapa Execução e liberação Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 4 Projeto da Edificação O projeto do empreendimento envolve o projeto das construções e das suas respectivas instalações de apoio incluindo a etapa de construção da planta que abrigará as atividades relacionadas à produção dos bens eou serviços da unidade destacandose Determinação das características construtivas necessárias da edificação Estudo dos tipos básicos de edificações para fins industriais Preparação do projeto básico e dos projetos construtivos da edificação e das instalações de apoio Construção da Edificação Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 4 Projeto da Edificação Esta fase está dividida pelas etapas 1a Etapa Projeto Arquitetônico 2a Etapa Projeto Estrutural 3a Etapa Projeto das Instalações de Apoio 4a Etapa Construção da edificação Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 5 Projeto da Implantação A implantação da unidade envolve o planejamento da instalação das máquinas e equipamentos e de todos os testes pré operacionais necessários para a entrada da planta em operação O êxito de todo empreendimento dependerá do correto dimensionamento e desempenho dos seus recursos produtivos Analisar as especificações dos produtos e do seu processo produtivo as quais irão orientar a implantação dos diversos setores da unidade produtiva Descrever as ações e os procedimentos para implantação de máquinas e equipamentos da unidade produtiva Descrever as ações e os procedimentos para os testes pré operacionais Desenvolvimento de Projeto de Fábricas e Layout Fase 5 Projeto da Implantação Esta fase está dividida pelas etapas 1ª Etapa Implantação de máquinas e equipamentos 2ª Etapa Implementação dos sistemas de movimentação de materiais 3ª Etapa Testes préoperacionais das máquinas e equipamentos 4ª Etapa Préoperação da unidade produtiva Aula 3 Projeto de Fábricas Fundamentos de projetos de fábricas Entendemos como um projeto industrial constitui de etapas de implantação como um novo produto seja um empreendimento instalações ou de equipamentos industriais Verificamos características e etapas de classificação de projetos de engenharia com a finalidade de promover a gestão eficiente na engenharia O desenvolvimento de projeto considera o planejamento estratégico técnicoeconômico que iniciam na Estruturação do projeto da Unidade de Negócios e vai até ao Projeto do empreendimento propriamente dito Um projeto de fábricas considera analisar a capacidade instalada de uma fábrica e a adequação da localização de uma unidade produtora considerando recursos adequados para a fabricação de novos produtos E aplicando a inovação tendemos a responder sobre tecnologias que devem ser utilizadas para implantar uma nova fábrica considerados dimensionamento da capacidade operacional da futura planta e a localização mais adequada Fundamentos de projetos de fábricas Os projetos de fábricas são também tratados como o projeto do sistema produtivo que é um conjunto de questões estratégicas estruturais que devem ser projetadas por engenheiros visando criar uma vantagem competitiva de longo prazo para a empresa uma vez que os elementos principais do projeto podem ser projetadas e reprojetadas para melhor posicionar a empresa no mercado O tripé produto processo e recurso produtivo sintetizam a lógica do projeto dos sistemas de produção Os novos projetos passam pela revisão e otimização dos conceitos a especificação de novos atributos seleção de tecnologias e de processos de fabricação e montagem Análise do Projeto de Fábricas Relacionadas com as dificuldades que estão associadas às tecnologias que devem ser utilizadas para implantar a nova fábrica Como é o dimensionamento da capacidade operacional da futura planta e a localização mais adequada A Como selecionar as tecnologias adequadas para a nova fábrica considerando que a automação é uma característica que deve estar presente em uma empresa competitiva B Como estabelecer parâmetros para a operação da fábrica de tal forma que permita estimar sua capacidade operacional C Como proceder para decidir a melhor localização para esta nova planta Como analisar e selecionar a tecnologia aplicada O uso de tecnologias disponíveis no mercado para o desenvolvimento do projeto de fábrica é uma questão estratégica considerando que o plano de negócios seja contemplado em suas expectativas e necessidades assim como avaliar o nível de dificuldades que estão associadas às tecnologias que devem ser utilizadas para implantar Como especificar o nível de automação dos recursos É necessário ter operadores humanos no processo Como será realizada a movimentação dos produtos fabricados Irá fabricar ou comprar itens que fazem parte de seu produto São avaliadas as tecnologias que contribuem efetivamente para a realização dos processos produtivos em uma fábrica envolvendo recursos computacionais e máquinas automáticas além de robôs para realização de processos de transformação manipulação e transporte de materiais e redes industriais para integração do fluxo de informações na fábrica Uso de tecnologias na manufatura A evolução tecnológica está intrinsecamente ligada à questão de uso de recursos computacionais no projeto de fábricas avançadas em que a automação é capaz de oferecer suporte para a realização dos processos produtivos área de processamento de materiais de informações e de movimentação de materiais dentre outras Uso de CLPs dispõem de interfaces para conexão direta com saídas físicas para acionamento de motores válvulas e demais atuadores e entradas associadas a transdutores que convertem vibrações temperatura velocidade aceleração em sinais elétricos Uso de máquinas CNC e Robôs Uso de processamento envolvendo informações e materiais por meio da presença de estações de trabalho e de recursos que dispõem de sistemas computacionais embarcados como é o caso de máquinas CNC Controle Numérico Computadorizado Uso da robótica para realização de operações de manipulação soldagem transporte etc Sistemas de movimentação Uso de esteiras transportadoras ou com a automação que está presente para a formação de novas fábricas com um sistema flexível que tenha a possibilidade de realizar diferentes rotas de movimentação para manter um fluxo de materiais como no caso de Veículos Autônomos de Transporte AGVs Autonomous Guided Vehicle que transitem pela fábrica transportando carga entre unidades de produção sem a necessidade de intervenção humana e mais recentemente com os AMR Autonomous Mobile Robots que possuem uma navegação inteligente Estas fábricas precisam de uma integração entre os sistemas que gerenciam as informações de produção e os sistemas que programam e controlam a produção para se atingir a demanda solicitada Células Flexíveis de Manufatura São unidades de fabricação independentes constituídas pela combinação de uma ou várias máquinas usualmente operadas por controle numérico associadas a recursos de manipulação de peças e ferramentas tais como robôs e sistemas automatizados de movimentação incluindo os sistemas pneumáticos eletropneumáticos e eletrônicos A flexibilidade está associada à possibilidade e à facilidade de alternância de fabricação de uma pequena variedade de peças que permitem identificar as famílias de peças entre o portfólio de produtos resultando em um conjunto com poucas diferenças de processos Sistemas Flexíveis de Manufatura Já os Sistemas Flexíveis de Manufatura podem ser vistos como uma evolução do conceito de Células uma vez que incorporam sistemas de movimentação de materiais entre máquinas inclusive integrando diferentes células Robôs e esteiras transportadoras Seleção de tecnologias Há um conjunto de dimensões que deve ser considerado na seleção de tecnologias Dimensão técnica está relacionada ao tipo de operação que deve ser executada Dimensão econômica está relacionada ao investimento para aquisição custo de manutenção especialidade da mão de obra para operar e precisão exigida para execução do processo Qual a melhor alternativa econômica a ser adotada Nível de flexibilidade está vinculado à capacidade que o sistema apresenta de se adequar a mudanças para fabricação de produtos que sofrem modificações com o tempo e a capacidade de se adequar a mudanças na demanda de um determinado produto que está sendo fabricado Nível de confiabilidade corresponde à capacidade de um recurso manter um determinado comportamento em seu modo de operação que seja capaz de gerar produtos que demonstrem um determinado padrão em suas características Seleção de tecnologias Há um conjunto de dimensões que deve ser considerado na seleção de tecnologias Nível de estabilidade está associado à capacidade que um processo apresenta de fabricar produtos que estão de acordo com as especificações que foram planejadas Neste contexto verificase um elevado índice de repetibilidade que é diretamente proporcional à estabilidade de um processo Portanto a especificação técnica dos equipamentos é crucial para que realizem a operação conforme especificado e assim haja estabilidade neste processo Dimensão socioambiental está associada à obediência aos requisitos de sustentabilidade que implicam em uso racional da energia necessária para a fabricação dos produtos e uso racional da matériaprima para reduzir o volume de resíduos Seleção de tecnologias Novas tecnologias são utilizadas em diversas áreas do sistema produtivo como em processos de conformação corte moldagem e processos de união como uso de ferramentas mais avançadas eletroerosão e lasers nas indústrias A atuação do gestor na seleção da tecnologia de processos é importante para Articular como a tecnologia pode melhorar a eficácia da operação Estar envolvido na escolha da tecnologia em si Gerenciar a instalação e a adoção da tecnologia de modo que não interfira nas atividades da produção Integrar a tecnologia com o resto da produção Monitorar continuamente seu desempenho Atualizar ou substituir a tecnologia quando necessário A capacidade produtiva de uma fábrica A capacidade produtiva de uma fábrica é complexa porque envolve uma série de fatores difíceis de serem quantificados Quantificar o estado de desgaste de um equipamento Predefinir o mix de produtos que será fabricado a cada instante em chão de fábrica Quantificar a capacidade de física do operador humano em cada dia de trabalho Deve ser projetado e dimensionado de alguma forma qual será a quantidade de matéria prima e demais elementos que devem ser providenciados para suprir a indústria durante a fabricação de seus produtos Associado a isso deve ser dimensionada a mão de obra a ser contratada quais os equipamentos maquinários e ferramentas que precisam ser disponibilizados A capacidade produtiva de uma fábrica Para a medição da capacidade podem ser utilizadas as seguintes medições Capacidade Projetada CP capaz de indicar o limite de produção ideal do sistema produtivo Capacidade Efetiva CE considera que o sistema estará desativado durante um certo período para manutenção Produção Real PR considera que podem existir paradas não programadas Utilização U mede quanto a operação do sistema está próxima do comportamento ideal Eficiência E mede quanto a operação do sistema está próxima do seu comportamento Projeto de fábricas Tão importante quanto fazer decidir o que não fazer também é uma questão estratégica de grande impacto no sistema produtivo O objetivo é determinar se há uma alternativa de fora da organização de menor custo eou melhor qualidade que a disponível na empresa atualmente Qual a capacidade de processamento necessária Qual o conhecimento expertise necessário Qual a qualidade de processamento necessária Como é a natureza da demanda Quanto serão os custos Aula 4 Fundamentos de arranjo físico Definições de projetos de layout Tipos tradicionais de layout Layout Posicional por produto por processos celular e híbridos Objetivo é entender os tipos tradicionais de arranjos físicos e como escolher o layout adequado para cada natureza de um sistema produtivo Projeto de instalações industriais Plano de aula Projeto de Layout O projeto de layout determina de forma detalhada o posicionamento relativo entre as áreas da empresa e estabelece as posições específicas de cada máquina equipamento insumos e serviços de apoio necessários para a produção O projeto do layout fabril poderá ser tão eficiente quanto ao processo de fabricação que destinado permitir Por outro lado um projeto inadequado poderá afetar consideravelmente a eficiência do processo A influência do layout é muito grande no desempenho de uma empresa em virtude de ele definir como será o fluxo de atividades dentro desse arranjo físico Devemos reconhecer diferentes soluções de layout que podem ser adotadas para diferentes naturezas de sistemas produtivos envolvendo tanto a produção de produtos manufaturados quanto a prestação de serviços Conceito de layout O conceito de layout ou arranjo físico está associado à maneira como estão dispostos os recursos que são utilizados para a fabricação dos produtos em uma fábrica Para isso consideramse os processos de fabricação que serão realizados e que provocarão uma interação entre os diversos recursos existentes O layout de uma fábrica depende das seguintes variáveis Produto referese às características do produto que é fabricado como sua natureza bem ou serviço se é produzido para estoque ou para encomenda etc Processo de fabricação envolve os detalhes dos processos e também recursos e tecnologia que estão associados e quais os meios utilizados para realizar esse tipo de serviço Volume de produção influencia o tamanho da fábrica e a quantidade de recursos de transformação e na capacidade de expansão A interação entre essas variáveis é que influenciará a definição do layout Conceito de layout A importância do estudo do problema de layout apresenta dois aspectos econômico e científico Sob a ótica econômica um layout eficiente numa indústria pode obter considerável redução nos custos de produção E científico pela capacidade de reprojetar e evoluir uma empresa Critérios de decisão e restrições para o projeto de layout Tipos tradicionais de layout Os tipos básicos de layout definem o sistema de organização da produção dependendo da natureza dos produtos e do tipo de operações executadas Layout posicional layout fixo ou project shop É utilizado quando o produto a ser produzido tem dimensões muito grandes e não pode ser facilmente deslocado O produto é fabricado ou montado num local fixo e os recursos materiais e humanos deslocamse à volta do produto O objetivo no planejamento é otimizar a localização de centros de recursos ao redor do produto Ex manufatura de navios aviões e na montagem de maquinários de grande porte ou pacientes em cirurgia em hospitais Vantagens e desvantagens do layout posicional Vantagens melhor planejamento e controle do trabalho dado que tudo está orientado para um único objetivo alta flexibilidade de mix de produtos e processos alta variedade de tarefas para a mão de obra permite enriquecimento de tarefas favorece trabalho em times centros de trabalho quase autônomos rapidez pequena movimentação de materiais Desvantagens Programação do espaço pode ser complexa grande necessidade de supervisão grande movimentação de equipamentos e mão de obra especializada gerando custos elevados falta de estruturas de apoio tais como energia elétrica e água posicionamento de equipamento e pessoas pode ser inseguro não ergonômico ou pouco prático baixa utilização de equipamento gerando custos elevados Tipos tradicionais de layout Layout por produto em linha ou flow shop É utilizado quando um produto ou um conjunto de produtos muito semelhantes são fabricados em grandes volumes A sequência de operações presente no roteiro de fabricação ou montagem do produto define a alocação das máquinas e estações de trabalho na linha e contínuo sendo que cada produto possui uma linha dedicada a ele Os operadores e máquinas permanecem fixos nas posições para eles definidas Este tipo de layout possui menor variabilidade de produtos maior grau de mecanização e a taxa de produção neste tipo de layout tende a ser alta Tratase de aplicações que envolvem grandes volumes e baixa variabilidade como em linhas de montagem de veículos alimentação selfservice campanhas de vacinação etc Vantagens e desvantagens do layout por produto As principais vantagens desse layout são as elevadas taxas de produtividade possibilidade de implantação de elevado nível de automação uma vez que as tarefas são repetitivas minimização do tempo de setup das máquinas diminuição da necessidade de mão de obra especializada possibilidade de uso de máquinas dedicadas para operações repetitivas O principal aspecto negativo é que esse layout é pouco flexível e não tolera mudanças nas especificações dos produtos que estiverem sendo fabricados Outro problema é que essas linhas precisam ser fortemente sincronizadas e a falha de operação de um equipamento provoca a interrupção da linha de produção Layout por Processos ou layout funcional Caracterizase por ser separado em departamentos ou setores especializados cada um com uma determinada função a ser executada Dessa forma os produtos visitam os departamentos conforme os processos que precisam sofrer para serem fabricados no qual se agrupam todas as máquinas e operações semelhantes criando seções dedicadas Suas principais características são que máquinas e equipamentos ficam fixos e o produto se movimenta máquinas e equipamentos são agrupados por função montagem usinagem soldagem etc e é adequado em sistemas de produção intermitentes por lote Máquinas e ferramentas são agrupadas funcionalmente de acordo com o tipo geral de processo de manufatura Layout por Processos ou layout funcional É mais aplicável quando o volume de produção é baixo e existe uma grande diversificação de tipos de produtos Em termos de planejamento de layout grande parte do esforço se dá na aproximação de setores que tenham maior intensidade de tráfego visando minimizar a movimentação de materiais São considerados os volumes deslocados entre setores os custos de movimentação as distâncias percorridas e as restrições ambientais O layout funcional adequase a sistemas produtivos de baixos volumes e alta variedade O projeto visa geralmente minimizar as distâncias percorridas durante as operações Layout por Processos ou layout funcional O desafio nesse tipo de layout é definir a vizinhança entre os departamentos O critério que pode ser utilizado consiste em manter mais próximos os departamentos que são mais utilizados Dessa maneira procurase diminuir o tempo gasto em fluxos de movimentação Um ponto de destaque desse layout é sua capacidade de se adaptar a novos mix de produtos ou seja é flexível para atender a mudanças de mercado Layout Celular Pode ser considerado como uma tentativa de se conseguir a eficiência do layout por processo e ao mesmo tempo a flexibilidade para a produção de um mix de produtos semelhantes São montadas células de produção que consistem em arranjos físicos com máquinas que são capazes de processar um determinado conjunto de peças que apresentam similaridades em seus processos de fabricação Esse conjunto de peças é denominado família de peças Destacase por ser flexível quanto ao tamanho de lotes por produto que permite um nível de qualidade e de produtividade alto O transporte de materiais e estoques diminui e a responsabilidade sobre o produto fabricado é maior do que em linhas de produção gerando uma maior satisfação no trabalho Características do sistema celular O tempo de ciclo para o sistema conduz a taxa de produção para a célula Os produtos ou peças têm roteiros de fabricação variados na célula Máquinas e equipamentos são arranjados na sequência do processo de fabricação de uma família de produtos ou peças Produção em lotes os lotes são de tamanho médio e produzem uma família mix de produtos ou peças Desvantagens Exige maior capacidade de produção que um sistema funcional pois em geral envolve a dedicação de máquinas às células impossibilidades físicas grande porte dos equipamentos pode requerer movimentação ou compartilhamento de máquinas pode haver ociosidade ocasional de máquinas e ferramentas Exemplo A célula 1 tem um layout em forma de U que assemelhase a um layout por produto A célula 2 tem produtos com pequenas diferenciações em suas rotas migrando para processo A célula 3 se trata de um layout mais voltado para processo em que os produtos têm rotas diferenciadas O êxito das células está em agrupar os produtos em famílias de forma adequada No layout celular grande parte do esforço de projeto está na definição dos agrupamentos de produtos ou consumidores no caso de serviços de tal forma que possam ser propostas as células Layout Mistos híbridos ou combinados Tratase de uma junção de diferentes layouts para dar origem a um novo formato de arranjo físico Na prática uma grande parcela dos layouts são planejados levando em consideração uma combinação de alguns dos quatro tipos básicos de arranjos físicos Layout funcional com máquinas semelhantes agrupadas nos setores A e B e uma linha de produção seriada Escolha do tipo de layout Para se decidir a respeito de um determinado layout devemos verificar alguns pontos 1 Minimizar manipulação de materiais 2 Minimizar deslocamento dos clientes 3 Minimizar deslocamento dos funcionários 4 Otimizar vizinhança entre departamentos que mais interagem 5 Obedecer às normas de segurança Diferentes arranjos físicos layouts de acordo com a relação volume variedade Dada a Estratégia Competitiva desenvolvida pela empresa que pode ser volume ou variedade ela escolhe o layout mais adequado a seu processo de produção É importante decidir sobre qual layout deve ser adotado no projeto de uma fábrica considerando a questão de variedade e quantidade de produtos Aula 5 Layout de instalações Arranjo físico Layout de instalações Vimos que o layout é o arranjo dos variados setores de trabalho nos espaços que a empresa tem disponível preocupandose com a melhor maneira de adaptar máquinas pessoas recursos e equipamentos Existem os tipos básicos de layout posicional por processo celular e por produto Para a seleção do arranjo físico ideal alguns fatores devem ser levados em consideração como o fator material homem máquina e a locomoção A escolha do layout ideal para o meio de produção é o que determina o desempenho e a eficiência do fluxo dos processos O ritmo de produção é uma forma de fornecer cadência ao sistema de produção alinhando a demanda do processo Projeto de layout ferramentas Com as definições e importância de definir de forma adequada o layout de uma fábrica considera fatores determinantes para que a o projeto de fábrica seja capaz de cumprir a capacidade produtiva planejada Para o melhor aproveitamento e medição de evolução do estudo de um projeto de instalações industriais podemos ter ferramentas comuns para algumas avaliações e definições ou comumente conhecido como PERTCPM Program Evaluation and Review Technique PERT Critical Path Method CPM Avaliação do Programa e Técnica de Revisão Análise do método do caminho crítico e noções sobre balanceamento de linhas de produção diagramas PQ produtoquantidade curvas ABC e outras ferramentas PERTCPM O PERTCPM é um método de planejamento replanejamento e avaliação de progresso com a finalidade de melhor controlar a execução de um programa ou projeto Permite listar atividades necessárias ao desenvolvimento do projeto quando elas devem ser realizadas para que a data de entrega do sistema possa ser cumprida A utilização do sistema PERTCPM é feita na fase de implantação do projeto para que este seja efetuado de forma consistente Por se tratar de uma ferramenta de simulação para tomada de decisões estratégicas do empreendimento a ferramenta PERTCPM é utilizada para mapear o projeto e definir a execução das instalações O CPM é usado na identificação do caminho crítico e mostra os gargalos tornando possível fazer analise do desempenho da instalação além da eliminação de problemas identificados redução de perdas que podem promover baixa produtividade As perdas dentro de um processo produtivo devem ser eliminadas ou seja eliminar os elementos que não agregam valor com uma produção de forma balanceada Para avaliar o fluxo de atividades em uma instalação e verificar caminhos críticos ou gargalos baseados nos conceitos Caminho crítico corresponde ao caminho de atividades que precisam ser executadas Ele é o mais demorado portanto se acontecer algum imprevisto nesse caminho isso provocará um atraso Folga é o intervalo de tempo de atraso que é permitido de tal forma que não comprometa o tempo associado ao caminho crítico Prazo ou tempo esperado para cada atividade calcula o tempo pessimista TP que é o máximo necessário para se realizar uma atividade estimase o tempo mais provável TMP que é o tempo normal de operação sem imprevistos e o tempo otimista TO que corresponde ao comportamento ótimo do sistema O tempo esperado de uma atividade m é dado por PERTCPM 𝑚 𝑇𝑃 4 𝑇𝑀𝑃 𝑇𝑂 6 Diagrama de rede ou precedência É um fluxo do processo onde formamos diagramas de rede com as atividades representadas por um círculo e identificada por um número e setas que estabelecem uma relação de precedência entre elas e os tempos representados de cada atividade m Através da análise da rede várias informações podem ser obtidas entre elas as respostas para duas perguntas para o planejamento do projeto 1 Qual o tempo total requerido para completar o projeto se nenhum atraso ocorrer 2 Quais as atividades que não podem sofrer atrasos para que o projeto seja executado sem atraso Atividades Gargalos Um caminho através de uma rede é uma rota seguindo os arcos a partir do nó INÍCIO até o nó FIM O comprimento de um caminho é a soma das durações das atividades sobre o caminho Caminho Crítico Balanceamento de Linhas de Produção Temos que uma linha de produção é definida como sendo um conjunto produtivo formado por vários postos ou estações de trabalho onde de uma forma fluida existe um sistema de movimentação O balanceamento de linhas é constituído por muitas operações que consideram o processamento do produto e corresponde à distribuição de atividades sequenciais por postos de trabalho de modo a permitir uma elevada utilização de trabalho e de equipamentos e minimizar o tempo em vazio Numa linha de produção existem várias questões que devem ser tratadas devido à importância i Definir o tempo de ciclo ii Determinar o número de postos de trabalho iii Balancear a linha de produção iv Determinar a ordem de produção dos diferentes modelos Balanceamento de Linhas de Produção O balanceamento de uma linha de produção geralmente se faz quando há alterações no processo de produção inclusão ou exclusão de tarefas elementares mudanças no tempo de processamento das tarefas Para o balanceamento determinamos o tempo do ciclo de produção O Tempo do Ciclo TC que expressa a frequência com que uma peça deve sair da linha A partir do tempo de ciclo determinamos o número mínimo teórico de estações de trabalho O tempo ocioso é a soma dos tempos de ócio de cada estação dado pela soma para cada estação do tempo de ciclo menos o tempo da estação Tempo ocioso TCt1 TCt2 Eficiência do sistema Nmín teórico Nreal necessário O balanceamento consiste ainda na alocação de tarefas num posto de trabalho de modo a que o tempo ocioso seja minimizado e as restrições sejam atendidas O objetivo principal de um balanceamento de linha de produção é fazer com que não haja grandes discrepâncias nos tempos de trabalho de cada operadorequipamento ou fluxo da instalação Exemplo Tendo que uma linha deva produzir 1000 peças em 65 horas de trabalho O tempo de ciclo é tempo quantidade de peças TC 65 X 60 minutos1000 039 minutopeça A cada 039 minutos a linha deve produzir uma peça para que seja alcançada a produção de 1000 peças nas 65 horas disponíveis Diagrama PQ e curva ABC Uma ferramenta tradicional é a curva ABC que pode ser associada aos gráficos PV e aplica o princípio de Pareto ou 8020 Grupo A corresponde a até 20 dos itens que respondem por 80 do volume de produção Grupo B corresponde a 30 dos itens que respondem por 15 do volume de produção Grupo C corresponde a cerca de 50 dos itens que respondem por 5 do volume de produção O diagrama PQ produtoquantidade ou PV produto volume representa como varia a quantidade produzida em função dos produtos fabricados Dessa forma pode se ter uma noção de prioridade no momento de definir o layout para a produção dos diferentes produtos Diagrama de processos ou carta multiprocesso Usado quando houver a necessidade de detalhar os processos podem ser utilizados diagramas de processos para múltiplos processos associados à fabricação de diferentes produtos ou atendimentos a serviços diversificados Por meio dessa carta é possível descobrir formas de otimizar o agrupamento de vários processos de fabricação ou atendimento por meio de aproximação de máquinas ou postos de trabalho que estejam interagindo com maior frequência Avaliação do Layout A avaliação do layout deve ser realizada considerandose seus aspectos quantificáveis e não quantificáveis O aspecto quantificável referese ao custo de transporte dos materiais Custo do transporte ƩCij X Dij X Qij Em que Cij Custo para transportar uma unidade entre a origem i e o destino j Dij Distância entre a origem i e o destino j Qij Quantidade ou volume transportada entre a origem i e o destino j O custo de transportes pode ter muito mais variáveis em seu cálculo que deve ser detalhado no estudo dos custos logísticos Projeto de layout O espaço físico do sistema produtivo deve acomodar as máquinas e equipamentos de tal forma que O resultado principal seja maximizar a flexibilidade da produção e garantir a competitividade da empresa O projeto de layout deve estabelecer de forma criteriosa como devem estar dispostos os recursos necessários para a realização dos processos de fabricação e prever como os fluxos de materiais devem ocorrer para minimizar a energia e tempo gastos em manipulação e transporte Os processos de fabricação de cada item devem determinar as rotas de fabricação para que os espaços possam ser racionalizados Além disso as normas de segurança devem ser respeitadas para não colocar em risco as vidas dos operadores humanos e o patrimônio da empresa A visão tecnológica consiste em aplicar recursos de automação e tecnologia da informação para que os processos de fabricação possam ser realizados com êxito mantendo a competitividade da instalação A grande parte dos desafios dos sistemas produtivos não é projetar novos layouts e sim modernizar os layouts que já existem Levamos em conta Localização a capacidade e layout fabril Moagem Mistura Extrusão Silos Misturadores Resfriadores Prensa Todos os produtos COZIMENTO Fornos Forno continuo IMPREGNAÇÃO Autocla ves Ele trodes e niples USINAGEM DE CATODOS Catodos de Carbono Catodos de Grafite GRAFITAÇÃO Fornos Grafitação Ele trodes e niples USINAGEM Aula 6 Elementos de utilidades nas instalações industriais Depois do projeto básico é feito um planejamento mais detalhado de como as estruturas serão montadas ou produzidas no layout projetado e então a última etapa que é a construção das instalações industriais é iniciada ou seja após essa etapa a indústria pode começar a funcionar Cada instalação tem um profissional responsável para que o projeto elaborado seja concluído conforme planejamento Instalações Industriais O planejamento e projeto das instalações industriais visam além da preparação do espaço físico o detalhamento de itens de suportes dos sistemas periféricos e de movimentação como tubulações e equipamentos de utilidades bem como estruturas especiais multifuncionais para sustentação das redes de utilidades e afins As instalações industriais compreendem uma gama de atividades que incluem os setores de elétrica construção civil hidráulica mecânica e recursos humanos como forma de garantir todo o funcionamento da indústria bem como a eficiência dos processos de produção e necessidades de manutenção e reparo dos sistemas em de forma preventiva ou corretiva As instalações industriais tem uma infinidade de aplicações sendo as mais comuns o gerenciamento dos processos de produção controle da distribuição de energia elétrica e manutenção de componentes Instalação de máquinas e equipamentos industriais A instalação de máquinas e equipamentos industriais é uma etapa da montagem industrial essencial para que uma empresa se torne apta a operar com eficiência rapidamente Tratandose de elementos complexos a instalação de máquinas e equipamentos industriais deve ser realizada por empresa certificada com equipe treinada e experiente A instalação de equipamentos industriais é realizada a partir de um plano elaborado de forma a promover maior segurança ergonomia desempenho economia de energia e estudo de posicionamento mais inteligente no ambiente de acordo com um layout concebido A etapa de instalação deve ser realizada de acordo com normas técnicas e de segurança atualizadas o que promove a sua qualidade e a boa performance dos equipamentos instalados posteriormente e são levadas em consideração para o licenciamento da empresa quando são exigidos laudos Ruído fumaça estanqueidade instalação de gás e atendimento as NRs Instalação de Utilidades na Indústria Além de espaços para a fabricação de itens e produtos na manufatura as indústrias são compostas de sistemas funcionais que servem de base para o funcionamento da planta eou sistema de manufatura na execução dos processos produtivos de apoio à toda estrutura da que são formados por uma infraestrutura que deve ser instalada de forma bem planejada As utilidades industriais abrangem uma grande gama de equipamentos máquinas e acessórios relevantes para o funcionamento de toda a linha de produção Tendo esses fatores a instalação de utilidades para indústria deve ser projetada e executada por mão de obra qualificada Como exemplo as instalações atendem a requisitos necessários para a área de manufatura Instalação de água potável água desmineralizada gases fluidos ar comprimido além de tratamento de efluentes esgoto sanitário água pluvial e sistemas de combate a incêndio e outros conforme normas técnicas em vigência e atualizada às novas tecnologias do mercado Dentro de utilidades industriais estão considerados sistemas de fluido térmico sistemas de geração de vapor refrigeração e água gelada sistemas de cogeração águas industriais e ar comprimido A importância das tubulações para o funcionamento da indústria promove uma especial atenção ainda mais na indústria de processos onde as tubulações são elementos de conexão entre equipamentos vasos de pressão tanques reatores bombas trocadores de calor etc assim como os fluidos de apoio e de processo e de utilidades Em indústrias de processamento indústrias químicas refinarias de petróleo indústrias petroquímicas boa parte das indústrias alimentícias e farmacêuticas o custo das tubulações pode representar 70 do custo dos equipamentos ou 25 do custo total da instalação Existem uma infinidade de classes de emprego das tubulações industriais Todas as indústrias têm redes de tubulação daí a importância para a área e quase todas essas redes são essenciais para o funcionamento da indústria Para as indústrias de processos as tubulações são mais importantes nas quais as tubulações são elementos físicos de ligação entre os equipamentos de utilização da indústria As tubulações industriais podem ser classificadas quanto a seu emprego Quais os fatores que influenciam na escolha dos materiais Disponibilidade do material seu custo e seu tempo de vida Condições de serviço Fluido conduzido Natureza dos esforços mecânicos Segurança Experiência Prévia com o material Dentre os diversos materiais podem ser destacados os mais utilizados na fabricação dos tubos tubos metálicos ferrosos e não ferrosos tubos não metálicos e tubos de aço com revestimento interno Os tubos são divididos em dois grupos tubos sem costura e com costura Os tubos sem costura são fabricados por três tipos de processos industriais laminação para tubos grandes diâmetros extrusão para tubos com pequenos diâmetros processo de fundição Já os tubos com costura são fabricados por solda Fatores de influência na seleção de materiais em tubulações Fluido conduzido Natureza e concentração do fluido Impurezas ou contaminantes pH Velocidade Toxidez Resistência à corrosão Possibilidade de contaminação Condições de serviço Temperatura e pressão de trabalho Nível de tensões do material O material deve ter resistência mecânica compatível com a ordem de grandeza dos esforços presentes pressão do fluido pesos ação do vento reações de dilatações térmicas sobrecargas esforços de montagem etc Natureza dos esforços mecânicos Tração Compressão Flexão Esforços estáticos ou dinâmicos Choque s Vibrações Esforços cíclicos etc Sistema de ligações Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem Custo dos materiais Fator frequentemente decisivo Segurança Do maior ou menor grau de segurança exigido dependerão a resistência mecânica e o tempo de vida Facilidade de fabricação e montagem Tempo de vida previsto O tempo de vida depende da natureza e importância da tubulação e do tempo de amortização do investimento Classes de tubulações nas instalações industriais Em uma instalação industrial existem duas classes de tubulações industriais que são as tubulações internas e tubulações de interligação As tubulações internas ou de processamento de fluídos localizamse no interior das áreas de trabalho são tubulações industriais dentro das unidades de processo Já as tubulações de interligação são instaladas na área externa ligando as áreas de processo entre si Tubulações dentro de instalações industriais Processo transportam fluidos essenciais em indústrias cuja atividade principal é o processamento armazenagem ou distribuição destes fluidos Alguns exemplos são as tubulações de óleos em refinarias e as de produtos químicos em indústrias químicas Utilidades transportam substâncias auxiliares em indústrias de processamento armazenagem e distribuição de fluidos Também constituem as tubulações em indústrias dedicadas a outras atividades Podem ser empregadas tanto em sistemas de refrigeração aquecimento etc como em outras finalidades como manutenção e limpeza As substâncias transportadas incluem água vapor e ar comprimido Instrumentação diferentemente de outros tipos de tubulações não são utilizadas para o transporte de fluídos mas sim para a transmissão de sinais de ar comprimido para válvulas de controle e instrumentos automáticos Transmissão hidráulica atuam para o comando de válvulas de controle hidráulicas e outros componentes do processo Drenagem coletam e conduzem efluentes de uma indústria ao destino adequado Em geral trabalham sem pressão com fluidos variados e mal definidos Tubulações fora de instalações industriais Transporte empregadas para o transporte de fluidos a longas distâncias fora das instalações industriais Alguns exemplos são as adutoras de água oleodutos gasodutos e coletores de drenagem Distribuição redes ramificadas externas à instalação que distribuem ou coletam drenagem esgoto etc fluidos como água e vapor As cores nas tubulações industriais O uso de cores na indústria é obrigatório para identificar equipamentos de segurança delimitar áreas identificar tubulações empregadas para a condução de líquidos e gases e sinalizar os riscos NR26 Sinalização de Segurança do Ministério do Trabalho e Emprego as cores devem ser adotadas para a segurança em estabelecimentos ou locais de trabalho a fim de indicar e advertir acerca dos riscos existentes Assim como na NBR6493 da ABNT que orienta sobre o emprego de cores para a identificação de tubulações fixas em casos de canalização de fluidos substâncias perigosas material fragmentado ou condutores elétricos Sistemas de cores O modelo de cor é baseado em cores base e secundárias Branco vapor Amarelo gases não liquefeitos Vermelho segurança vapor saturado materiais para o combate a incêndios água Verde água exceto a de combate a incêndios Azul segurança produtos sob pressão como o ar comprimido Laranja ácidos Cinza escuro eletrodutos Sistemas de cores O modelo de cor é baseado em cores base e secundárias Confira abaixo Cinza claro vácuo Preto inflamáveis e combustíveis de alta viscosidade como óleo combustível piche e asfalto Marrom canalizações cor para os demais fluídos como óleos materiais fragmentados como o minério bruto petróleo bruto Alumínio substâncias inflamáveis e combustíveis de baixa viscosidade como diesel lubrificantes solventes gasolina e querosene Creme produtos intermediários pesados Lilás púrpura álcalis lixívias água sanitária No text to extract Aula 7 Elementos de instalações industriais Projetos industriais em Sistemas de Utilidades Elaboração de dimensionamento de sistemas de fluidos térmicos de qualquer porte para diferentes ramos industriais Algumas aplicações Vapor e Condensado Projetos de Sistemas de geração e distribuição de vapor e recuperação de condensado para sistemas de aquecimento secagem umidificação e instalação de caldeiras Ar Comprimido Projeto de sistemas de geração tratamento e distribuição de ar comprimido para quaisquer utilizações no meio industrial Gás NaturalGLP Redes de distribuição de Gás NaturalGLP para todas as utilizações no meio industrial Gases Especiais Projetos de caminhamento da distribuição de gases industriais desde sua armazenagem até os pontos consumidores em conjunto com o fornecedor de gases especiais Produtos Químicos Projetos de parques de armazenagem de químicos descarga de caminhões e distribuição para processos Águas Industriais Projetos de sistemas de captação adução para o tratamento armazenagem e distribuição de água industrial para processos Sistemas por gravidade pressurizados e outros Sistemas de Resfriamento Projetos de sistemas de resfriamento através de torres de refrigeração eou resfriadores evaporativos Sistemas de Água Quente ou Gelada Projetos de sistemas industriais de geração reaproveitamento e recuperação de água quente utilizados para diversos fins limpeza higienização aquecimento HVAC etc Projetos de suportes de tubulações equipamentos estruturas multifuncionais de sustentação de redes Arranjo e detalhamento de tubulações No arranjo industrial o detalhamento de tubulações devem ser sempre levados em conta os seguintes pontos 1 Condições de serviço Raramente as condições de serviço impõem de forma obrigatória o traçado de uma tubulação Essas condições entretanto devem ser conhecidas do projeto para avaliação de perdas de carga declividade constante traçado retilíneo obrigatório etc 2flexibilidade As linhas devem ter um traçado tal que lhes dê uma flexibilidade suficiente para absorver os esforços provenientes das dilatações térmicas 3Transmissão de esforços e vibrações Não deve haver transcrição de esforços não admissíveis das tubulações para os equipamentos a elas ligados e viceversa 4Acessibilidade As válvulas e equipamentos que exijam operação ou manutenção devem ser acessíveis com facilidade A tubulação toda deve geralmente ser acessível pelo menos para inspeção da equipe de manutenção Arranjo e detalhamento de tubulações No arranjo industrial o detalhamento de tubulações devem ser sempre levados em conta os seguintes pontos 5Construção e Manutenção Devem ser previstas facilidades para a construção e manutenção inclusive pintura da tubulação e de todos os acessórios e equipamentos A desmontagem das tubulações raramente ocorre e não é em geral considerada 6 Segurança Devemse prevenir acidentes ou procurar reduzir ao mínimo as suas consequências se ocorrerem 7 Economia O melhor traçado é sempre o mais barato respeitadas as exigências e normas de projeto Esses fatores de influência são muitas vezes conflitantes entre si e difícil de atender a todos ao mesmo tempo Nesses casos deverá ser atendido de preferência o que for mais importante para segurança e para o processo 1 SUPORTES ELEVADOS PARA TUBULAÇÕES 2 VIGAS LONGITUDINAIS LIGANDO OS SUPORTES 3 TUBULAÇÕES SOBRE OS SUPORTES ELEVADOS 4 CURVAS DE EXPANSÃO SOBRE AS OUTRAS TUBULAÇÕES 5 DUTO DE INSTRUMENTAÇÃO 6 ACESSO LIVRE DE PESSOAS E VEÍCULOS 7 TRECHO DE TUBO SOBRE O SOLO 8 TUBULAÇÕES A GRANDE ALTURA 9 SUPORTES ADICIONAIS 10 BOMBAS SOBRE BASE DE PEQUENA ALTURA 11 TUBOS VERTICAIS PARA AS BOMBAS 12 VASO COM TUBULAÇÃO DE FUNDO SAINDO SOBRE SUPORTES ELEVADOS 13 VASOS SOBRE BASES DE PEQUENA ALTURA 14 TUBO VERTICAL SUPORTADO NO VASO 15 VÁLVULA DE CONTROLE SOBRE O SOLO 16 SUPORTE DE MOLA VEJA ITEM 117 17 TUBULAÇÕES EM SUPORTES TIPO MÃO FRANCESA Instalações industriais Todas as tubulações devem ter sempre que possível um traçado tal que proporcione uma flexibilidade própria para o projeto de forma que sejam capazes de absorver dilatações térmicas por meio de flexões ou torções de diversos trechos Essa flexibilidade é conseguida dandose à tubulação um traçado não retilíneo conveniente com mudanças de direção no plano ou no espaço Como regra geral não deve haver nenhum trecho de tubo reto entre dois pontos fixos Só podem fazer exceção os tubos contendo juntas de expansão ou dispositivos equivalentes Pontos fixos são os pontos extremos das tubulações onde se ligam a equipamentos vasos tanques bombas etc que estão chumbados nas suas bases e também nas próprias tubulações No text to extract Instalações industriais Em manutenção como regra geral podese dizer que sempre deve ser previsto um meio fácil de desmontagem e remoção de qualquer máquina sem ser preciso desmontar a própria linha ou linhas próximas Em áreas de processamento alguns outros detalhes típicos devem ser observados As válvulas de controle válvulas de redução de pressão filtros medidores e alguns outros equipamentos cujo serviço possa ser temporariamente dispensado devem ter uma tubulação de contorno bypass com válvula de regulagem e válvulas de bloqueio Dessa forma podese com facilidade fazer a manutenção ou a substituição da válvula ou equipamento Instalações industriais Válvulas industriais Válvulas são dispositivos que servem para serem utilizados para controlar o fluxo de líquidos gases e materiais em suspensão São dispositivos que trabalham para estabelecer controlar e interromper o fluxo nas tubulações A aplicabilidade das válvulas industriais geram a segurança e performance nos processos Garantem a regulagem de fluxos e fluidos controlando de forma contínua e automática As válvulas industriais apresentam características exclusivas de acordo com o seu modelo cada uma é destinada para uma finalidade e são importantes para a segurança do local A escolha da válvula certa deve se dar após uma avaliação de todo o processo e da necessidade almejada entendendo os fatores do processo O tipo depende do processo instaurado condição de pressão e temperatura natureza do fluído e forma de acionamento Válvulas industriais Existem diversos modelos de válvulas industriais que são empregados para o funcionamento de caldeiras tubulações entre outros Válvula esfera resistente a corrosão e com um alta estanqueidade é indicada para situações de alta pressão Válvula gaveta Considerada simples e extremamente eficaz essa válvula possui uma total abertura e possibilita fluxos em ambos os sentidos Válvula borboleta Pode trabalhar em altas temperaturas porém os gases e líquidos devem ser de baixa pressão Apresenta desligamento rápido e eficaz Válvula retenção ou de comporta Com aplicabilidade até em residências essa válvula permite em um líquido escoe em uma direção enquanto a outra encontrase totalmente fechada Retendo a volta do fluxo na tubulação Válvula diafragma Usadas para controlar líquidos corrosivos viscosos e com sólidos em suspensão Válvula globo Indicada para realizar operações com repetição de abertura e fechamento Válvulas industriais Em qualquer instalação deve haver sempre o menor número possível de válvulas compatível com o funcionamento da mesma porque as válvulas são peças caras onde sempre há possibilidade de vazamentos em juntas gaxetas etc e que introduzem perdas de carga às vezes de grande valor As válvulas são entretanto peças indispensáveis sem as quais as tubulações seriam inteiramente inúteis As válvulas representam em média cerca de 8 do custo total de uma instalação de processo As válvulas podem ser classificadas quanto ao Deslocamento do obturador em conjunto com a haste Válvula Linear válvula onde o movimento do obturador juntamente com a haste descreve um movimento retilíneo dentro do corpo da válvula Exemplo Válvulas Globo Gaveta e Diafragma Válvula Rotativa válvula onde o movimento do obturador juntamente com a haste descreve um movimento rotativo dentro do corpo da válvula Exemplo Válvulas Esfera Macho Borboleta e Camflex obturador excêntrico Número de vias Válvula duas vias a válvula possui uma entrada e uma saída Válvula três vias a válvula possui duas entradas e uma saída válvula convergente ou uma entrada e duas saídas válvula divergente Esfera formato L ou T Válvula multivias Válvula possui quatro vias ou mais com obturador esfera em formato L As válvulas podem ser classificadas quanto ao Tipo de atuador Válvula Motorizada válvula movimentada por um atuador motorizado Válvula EletroHidráulica válvula movimentada por um atuador eletrohidráulico Válvula Pneumática válvula movimentada por um atuador pneumático Princípio de acionamento Válvula Manual válvula acionada pelo homem por meio de uma alavanca ou volante Válvula AutoOperada válvula acionada pela energia do fluído Válvula PilotoOperada válvula acionada pela energia do fluído com um auxílio de uma válvula piloto externa ao corpo principal Válvula de Controle válvula acionada por um sinal de controle que irá ditar via o posicionador e atuador o movimento da válvula Classification of Valves Types Valves Types Manual Valves Check Valves Safety Relief Valves Stopper type closure Vertical slide Gate Rotary type Lift check Globe Ball Plug Control valves Needle Butterfly Tilting disc Swing check Diaphragm Diaphragm Instalações industriais Outros acessórios Suportes destinados a limitar os movimentos dos tubos restraints Dispositivos de fixação total Ancoragens anchors Dispositivos que permitem apenas movimentos em uma direção Guias guides Dispositivos que impedem o movimento em um sentido Batentes stops Dispositivos que impedem os movimentos laterais Contraventos bracing Dispositivos que absorvem as vibrações Amortecedores dampers Informações com projetos de tubulações Existem uma série de pontos de mútua interdependência entre o projeto de tubulações e os outros projetos de engenharia que fazem parte do projeto geral de uma mesma instalação industrial Informações que devem ser recebidas por outros projetos Fluxograma de processo condições de temperatura pressão etc frequência da produção Construção civil projetos de vias drenagem e urbanização solo prédios e desenho do arranjo geral Máquinas desenhos com dimensionamento posição para comportamento dinâmico Eletricidade Projeto de rede elétrica localização de pontos de energia de consumo Instrumentação dados de instrumentação de fluxogramas Instrumentos com ligação à rede de tubulação controle Tipo de válvulas de controle tipos e condições Distâncias mínimas de controle Conexão com outros elementos máquinas bombas válvulas comandadas por motor elétrico ou solenoide Projeto de instalações industriais INTERDEPENDÊNCIA ENTRE O PROJETO DE TUBULAÇÕES E OS OUTROS PROJETOS Existem uma série de pontos de mútua interdependência entre o projeto de tubulações e os outros projetos de engenharia que fazem parte do projeto geral de uma mesma instalação industrial Lembrando que as informações do projeto de tubulações deve fornecer aos outros projetos informações de construção instalação montagem e manutenção Por exemplo o projetista das tubulações subterrâneas tem que ter conhecimento da rede elétrica subterrânea como viceversa Em instalações industriais consideramos projetos da construção em sí o empreendimento o arranjo de movimentações para o processo e de utilidades como fluxogramas de processo completo condições de pressão e temperatura e valores nominais de regime etc Projeto da construção civil com desenho de arranjos cotas e fundações Projeto de Máquinas e seus esforços admissíveis e dilatações Projeto de eletricidade rede aérea e subterrânea Projetos de instrumentação controle e redes de comunicação e dados No text found