A CONSTRUTIBILIDADE NAS FASES DE ENGENHARIA E SUPRIMENTO PARA A CONSTRUÇÃO E MONTAGEM INDUSTRIAL

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1 A CONSTRUTIBILIDADE NAS FASES DE ENGENHARIA E SUPRIMENTO PARA A CONSTRUÇÃO E MONTAGEM INDUSTRIAL Lessandro Teixeira Rodrigues (UNESA) lessandrors@gmail.com Antonio Augusto Goncalves (UNESA) augusto@inca.gov.br Este trabalho aborda a importância da utilização da construtibilidade nas fases de engenharia e de suprimento em projetos de construção e montagem industrial. A construtibilidade é o uso ótimo do conhecimento e da experiência em construção no planejamento, engenharia, suprimento e operações de campo para atingir os objetivos globais de um projeto. O estudo de construtibilidade busca a integração dos diversos profissionais envolvidos em grandes projetos. Além disso, apresenta conceitos aplicados em todas as fases de um empreendimento para o aumento da produtividade das atividades de construção e montagem e para a melhoria da qualidade final. Assim, esta pesquisa tem a intenção de analisar os sete conceitos de construtibilidade desenvolvidos pelo Construction Industry Institute para as fases de engenharia e de suprimento. Nesse caminho, algumas aplicações práticas são apresentadas com o intuito de ilustrar esses princípios. Palavras-chave: Construtibilidade, Engenharia, Suprimento

2 1. Introdução Os grandes projetos de construção e montagem industrial possuem, normalmente, grande complexidade e altos custos, além de prazos desafiadores. Segundo Yogui (2012), é crucial buscar técnicas e metodologias que propiciem uma maior eficácia e produtividade e que contribuam para a superação dos desafios de otimização de tempo, recursos e melhor gestão global dos empreendimentos. O estudo de construtibilidade tem como objetivo a integração dos diversos profissionais envolvidos em grandes projetos. Além disso, apresenta conceitos aplicados em todas as fases de um projeto para o incremento na produtividade das atividades de construção e montagem e para a melhoria da qualidade final. O Construction Industry Institute (1987), baseado na Universidade do Texas, nos Estados Unidos, é um instituto composto por grandes empresas de diversos países, inclusive por companhias brasileiras. Essa organização define construtibilidade como o uso ótimo do conhecimento e da experiência em construção no planejamento, engenharia, suprimento e operações de campo para atingir os objetivos globais. Ainda segundo a Association for the Advancement of Cost Engineering (2008), construtibilidade é a integração dos conhecimentos de construção em todas as fases do projeto para o benefício dos custos, cronograma, qualidade e objetivos gerais do projeto. O uso bem sucedido dessa experiência aumenta a probabilidade de sucesso. Empregar a construtibilidade nas fases iniciais de grandes projetos, resulta em uma redução de custos entre 6 e 23%. Além disso, pode ser observada uma redução significativa no cronograma (O CONNOR, 2006). Nesse caminho, Russel et al (1992), em análise de um estudo de caso, conclui que incorporando os conhecimentos de construtibilidade o mais cedo possível na fase de engenharia, se consegue uma economia de aproximadamente 10% em tempo e 7% em custo no projeto. Na fase de engenharia em grandes projetos de construção e montagem industrial são utilizadas ferramentas CAD 3D (Computer-Aided-Design), sendo elaborado um modelo 3D. O estudo de construtibilidade é implantado quando a fase de engenharia de detalhamento está em andamento, onde são utilizados com grande frequência os modelos 3D, sendo possível simular o sequenciamento de construção e montagem em um ambiente virtual. 2

3 Este trabalho busca demonstrar qual a importância da utilização da construtibilidade nas fases de engenharia de detalhamento e de suprimento para a melhoria da produtividade em grandes projetos na área da indústria. Nesse caminho, o artigo apresenta, primeiramente, uma análise teórica sobre a construtibilidade, descrevendo separadamente os sete princípios. Após, demonstra algumas aplicações práticas desses conceitos, que os profissionais de engenharia e de suprimento podem aplicar, melhorando o desempenho das equipes de construção e montagem. Por fim, é discutido e ressaltado os principais avanços e potencialidades da construtibilidade em projetos de construção e montagem industrial. 2. Os princípios da construtibilidade das fases de engenharia e de suprimento A inclusão das experiências em construção no planejamento e na engenharia pode trazer maior segurança e eficiência nas tarefas de campo e resultar em uma queda nos custos durante o período de execução do empreendimento (JERJEAS & VAN DER PUT, 2001). É sempre fundamental pensar também em operacionalidade e manutenibilidade. O equilíbrio de tais objetivos é desejável e alcançável, porém muitas vezes esta técnica não é efetivamente aplicada (O CONNOR et al, 1987). As etapas de construção e de suprimento são reconhecidamente as mais importantes que afetam o custo, o cronograma e a qualidade. O estudo de construtibilidade poderá trazer experiências práticas se for utilizado desde o início do planejamento e na engenharia de um projeto (JERJEAS & VAN DER PUT, 2001). Segundo o Office of Facilities Planning and Construction (1997) da Universidade do Texas, a tradicional separação entre a engenharia e construção no início do projeto deve ser reduzida, aproximando as equipes dessas diferentes áreas. Esta filosofia requer uma mudança de cultura, analisando as diferenças e os pontos em comum entre a engenharia e a construção, tornando essa transformação permanente e irreversível. Hoje, muitas empresas têm abordado a construtibilidade, mas não se referem a ela por este nome. Para estas organizações, construtibilidade é simplesmente um bom gerenciamento de projetos. Os gerentes de projeto devem estar bem conscientes dos conceitos de construtibilidade (O CONNOR et al, 1987). O Construction Industry Institute possui um grupo de trabalho que tem a função de criar guias e manuais orientativos sobre construtibilidade. Na publicação chamada Constructability Concepts File (1987) são apresentados conceitos de implementação da construtibilidade 3

4 baseados em boas práticas observadas em projetos desenvolvidos nas instalações das empresas associadas ao instituto. A seguir, serão apresentados os sete conceitos para a implementação da construtibilidade, ilustrados na figura 1 que, quando aplicados nas fases de engenharia e de suprimento, podem trazer benefícios para o projeto. Segundo o grupo de trabalho, estas orientações foram elaboradas para estimular a reflexão sobre construtibilidade e como fazê-la funcionar. Figura 1 Conceitos de construtibilidade das fases de engenharia e suprimento Fonte: Elaborada pelo autor 2.1. Cronograma orientado à construção A construtibilidade ganha importância quando os cronogramas de engenharia de detalhamento e de aquisição de materiais e equipamentos são orientados à construção. Assim, o cronograma de construção deve ser gerado antes que os cronogramas de engenharia e de suprimento sejam iniciados (O CONNOR et al, 1987). Esta abordagem orientada à construção é diferente do método tradicional em que a sequência do cronograma é especificado conforme o desenvolvimento lógico da engenharia de detalhamento. Esta metodologia é notadamente apropriada para a aplicação em grandes projetos (O CONNOR et al, 1987). Com a utilização desse conceito podem ser obtidas vantagens significativas como: 4

5 Redução na duração do projeto; Quantidades menores de atrasos de entregas de materiais e equipamentos para aplicação no campo; Atividades de Engenharia e Suprimento são efetivamente priorizadas; A divisão em pacotes de trabalho é mais efetiva; A equipe do projeto apresenta um aumento na consciência dos verdadeiros marcos do cronograma. Para a elaboração do cronograma deve ser formada uma equipe multidisciplinar com profissionais experientes em construção e montagem. O foco do planejamento deve estar voltado para a emissão dos desenhos e especificações para a entrega de materiais em função das datas que a equipe de campo necessita (O CONNOR et al, 1987). Os pacotes de trabalho são particularmente críticos para o aperfeiçoamento do cronograma orientado à construção, sendo definidos em um nível bastante detalhado para que exista eficácia. Se as tarefas forem divididas de forma deficiente, pode existir uma grande interdependência entre esses pacotes, aumentando assim a probabilidade de atrasos (O CONNOR et al, 1987) Documentação simplificada Quando a documentação de engenharia é simplifica, permite uma construção mais eficiente, facilitando as tarefas de montagem. A operacionalidade, a segurança, a manutenibilidade e até mesmo outros fatores como a estética são frequentemente priorizados ao invés da construtibilidade (O CONNOR et al, 1987). Entretanto, os desenhos de arranjos de equipamentos e detalhes na documentação de engenharia podem ser desenvolvidos para beneficiar a construtibilidade sem prejudicar os outros objetivos (O CONNOR et al, 1987). Essa simplificação da documentação pode ser realizada: Projetando um número mínimo de componentes ou elementos na construção e montagem; Usando materiais de rápido fornecimento em tamanhos e configurações comuns, ou seja, encontrados no mercado; 5

6 Utilizando conexões simples e de fácil execução, não necessitando de mão de obra altamente especializada em locais de difícil acesso; Desenvolvendo documentações de engenharia que permitam ajustes dimensionais no campo; Criando documentos de engenharia que minimizem as interdependências entre as tarefas de construção. A escolha de materiais e os posicionamentos das conexões necessárias, tais como soldas, flanges, uniões e terminações devem levar em consideração o acesso às equipes de montagem, as inspeções e testes. Conexões complexas e em locais de difícil acesso não tem apenas a característica de tornar a construção mais lenta, mas também dificultam as verificações de integridade das conexões (O CONNOR et al, 1987). Uma ênfase na simplificação de documentos de engenharia não significa necessariamente gerar documentos que não apresentam todas as informações necessárias. A meta é que esses documentos possuam uma comunicação efetiva. Esta simplificação pode ser realizada com o envolvimento de profissionais experientes de construção e montagem na engenharia de detalhamento (O CONNOR et al, 1987) Padronização Segundo descreve o Construction Industry Institute (1987), o conceito de padronização é aplicado utilizando o princípio da repetição. A padronização é alcançada diversificando o mínimo possível a quantidade de componentes. Em muitos projetos de construção na indústria existe este potencial de padronização: nos detalhes construtivos, nos tipos de materiais, nas dimensões e elevações. Por exemplo, em estruturas metálicas, os pilares e vigas podem ter as mesmas dimensões e detalhes de conexões, facilitando as atividades de montagens das equipes de campo. Empregando a padronização, os seguintes ganhos podem ser obtidos: Incremento na curva de aprendizado com a repetição das operações de campo, melhorando a produtividade; Comprando uma quantidade maior do mesmo tipo de material, obtendo melhores descontos; 6

7 Simplificando a aquisição e o gerenciamento dos materiais, diminuindo a diversificação dos materiais. Os engenheiros estruturais podem manter as mesmas dimensões de pilares e vigas. Assim, simplificam muito as operações com formas em estruturas de concreto moldadas in loco, reduzindo a quantidade de cortes e de formas diferentes, amenizando o desperdício de material (FISCHER & TATUM, 1997). As mesmas formas podem ser reutilizadas durante todo o projeto se forem empregados materiais mais duráveis, como o aço. Melhoram também a qualidade da superfície do concreto, facilitando o acabamento. Apresentam maior facilidade nas operações de montagem e desmontagem, criando uma curva de aprendizagem mais rápida e uma redução de erros, trazendo economia em prazo e custo (FISCHER & TATUM, 1997). Entretanto, a padronização exige um avanço no desenvolvimento da engenharia. Os elementos padronizados podem exigir um esforço adicional para que sejam adequados ao uso em todos os casos. Assim, podem ser empregados padrões adotados pelos fornecedores. Nunca esquecendo que deve ser realizada uma análise econômica, verificando os seus benefícios (O CONNOR et al, 1987). A padronização também pode levar a projetos conservadores com o emprego de materiais adicionais e aumento de pesos. Na maioria das vezes, a produtividade na montagem compensará esta desvantagem, o que deve ser analisado. Muitas vezes, o potencial da padronização não é aproveitado pelo equívoco de que todo o projeto é único, porém esta prática deve ser incentivada (O CONNOR et al, 1987) Modularização / pré-montagem O trabalho de pré-montagem pode ser antecipado e a documentação técnica de engenharia, preparada para facilitar a fabricação, o transporte e a instalação. A modularização é uma importante estratégia e deve ser abordada durante a fase de engenharia básica e na elaboração do planejamento. A pré-montagem deve começar o mais cedo possível, de preferência ainda na fase de engenharia detalhamento (O CONNOR et al, 1987). Os benefícios da pré-montagem geralmente incluem aumento na produtividade, atividades efetuadas em paralelo, melhoria nas condições de segurança dos trabalhadores, desenvolvimento no controle da qualidade e uma quantidade menor de montagens de 7

8 andaimes. Alguns pontos de atenção devem ser observados como a precisão dimensional, o sequenciamento de pré-montagem e de instalação. A documentação, sempre que possível, deve ser padronizada (O CONNOR et al, 1987). Para o processo de transporte dos elementos modularizados, devem ser conhecidos os detalhes de limitações de entregas e as restrições de rotas. A documentação técnica deve facilitar e prever as elevações das cargas ou necessidades de rolamento. Para a aplicação dos módulos no campo, devem ser projetadas conexões que facilitem os acoplamentos, minimizando montagens de andaimes (O CONNOR et al, 1987). Segundo o Construction Industry Institute (1987), o trabalho de modularização geralmente requer uma combinação de duas operações que normalmente são nitidamente separadas nos grandes projetos. A primeira operação é chamada de fabricação, geralmente realizada nas instalações da empresa fabricante e a operação de montagem, executada na construção que está em andamento Acessibilidade Os projetistas podem promover a acessibilidade nas plantas de arranjos de equipamentos e documentos de detalhes típicos. Caso a acessibilidade não seja levada em consideração, pode criar problemas como locais de difícil acesso, excesso de trabalhos em altura ou locais em condições ambientais extremas. Isto é, quaisquer condições que dificultem as montagens dos materiais e equipamentos (O CONNOR et al, 1987). Para melhorar a acessibilidade, podem ser desenvolvidas diretrizes para o espaçamento mínimo entre elementos e especificar detalhadamente as locações de equipamentos e das vias de acesso. Por último, as informações devem ser bem claras para os projetistas e planejadores quanto aos métodos de transporte e elevação de cargas, áreas necessárias para as montagens dos equipamentos e as atividades que serão realizadas em paralelo nas proximidades (O CONNOR et al, 1987). Pode ser criada uma lista de verificação para avaliar oportunidades e problemas de acessibilidade (O CONNOR et al, 1987). Os modelos 3D se revelam como importantes aliados na visualização de problemas na acessibilidade. Essas ferramentas podem ser utilizadas para simulações do fluxo de trabalho e de transporte até o local de montagem Condições meteorológicas adversas 8

9 Conforme descreve o Construction Industry Institute (1987), este conceito reforça que condições meteorológicas adversas influenciam e/ou ditam muitas decisões em um projeto. É preciso salientar, inclusive, que podem impactar os custos na construção. É importante que os projetistas facilitem a montagem quando existirem condições meteorológicas adversas. Essas condições são desafiadoras para as equipes de engenharia e de montagem. Os projetistas devem investigar alternativas que exponham os trabalhadores de campo o menor tempo possível a temperaturas extremas, chuvas e solos com lama (O CONNOR et al, 1987). Se o projeto envolve, principalmente, atividades em áreas externas, o impacto das condições meteorológicas adversas é maior, gerando atrasos e aumento de custos (AKINCI & FISCHER, 1998). Por exemplo, em regiões do país com altos índices pluviométricos, os locais de trabalhos ao ar livre podem ser protegidos com coberturas provisórias Especificações As especificações dos materiais e dos equipamentos podem ser cuidadosamente analisadas pelos futuros operadores da planta, por projetistas e pelo pessoal de montagem com o objetivo de simplificar os processos construtivos (O CONNOR et al, 1987). Assim, materiais e equipamentos que possuam alta complexidade de manuseio ou exijam mão de obra altamente especializada devem ser evitados. Os profissionais da montagem devem ser consultados, identificando suas preferências e capacidades técnicas, para a definição dos materiais e métodos construtivos que serão utilizados. Obviamente que, quando este conceito é aplicado, o princípio da economicidade deve ser observado. Assim, materiais caros ou que possuam dificuldades de obtenção não devem ser especificados (O CONNOR et al, 1987). Existe também o problema da especificação de materiais e equipamentos especiais ou com altas tolerâncias quando não é necessário. Por exemplo, projetar uma tubulação que suporta fluidos com altas temperaturas ou pressões quando estas condições operacionais não ocorrem. O relaxamento de tolerâncias pode ser benéfico, permitindo o uso de materiais e equipamentos menos sofisticados, impactando positivamente nos custos (MARGUGLIO, 1977). 3. Aplicações práticas dos sete conceitos nas fases de engenharia e de suprimento 9

10 A seguir, são apresentadas aplicações práticas dos sete conceitos de construtibilidade definidos para as fases de suprimento e de engenharia. Segundo o Construction Industry Institute, normalmente a fase de construção e montagem de um empreendimento é de maior custo. Por isso, as fases de engenharia e de suprimento, sendo predecessoras, influenciam sensivelmente no resultado final do projeto, sendo muito importante gerenciá-las de forma eficiente. Quando são emitidas grandes ordens de compra de materiais com várias entregas, as datas e os quantitativos das entregas dos materiais devem ser especificados juntamente com o fabricante, se possível com as definições exigidas pelo comprador. Assim, será possível utilizar o cronograma de construção como base para efetuar as comprar, partindo deste documento a necessidade das datas e dos quantitativos de entrega. Por exemplo, definir o sequenciamento de entrega de pilares e vigas compradas a partir de um único fabricante com a intenção de criar um cronograma orientado à construção (O CONNOR et al, 1987). Em relação à simplificação da documentação, estruturas metálicas para suportação de linhas de tubulação, os pontos das conexões de todas as linhas instaladas paralelamente devem coincidir, conforme a ilustração abaixo (figura 2). Isto permite que a suportação das linhas de tubulação seja projetada em um ponto comum, reduzindo os riscos de interferências (O CONNOR et al, 1987). Os projetistas desenvolvem documentos com uma quantidade menor de suportes, facilitando a montagem das linhas de tubulação. Figura 2 Pontos de conexões das linhas de tubulação coincidindo 10

11 Fonte: Elaborada pelo autor A padronização pode ser aplicada de uma forma bem ampla nos projetos da construção e montagem industrial. O Construction Industry Institute descreve na publicação Constructability Concepts File que subconjuntos de tubulação, tais como drenos, vents, medidores de pressão e postos de amostra, purgadores em linhas de vapor devem possuir as conexões e os trechos de tubulação com tamanhos padronizados. A ilustração abaixo (figura 3) demonstra este conceito, onde os itens devem, inclusive, ser pré-montados, facilitando a fabricação e a montagem das linhas de tubulação. Figura 3 Pontos de drenos com dimensões padronizadas em linhas de tubulação 11

12 Fonte: Elaborada pelo autor Um dos principais conceitos relacionados às fases de engenharia e de suprimento é a modularização / pré-montagem. O conceito pode ser aplicado em diversas áreas da construção, como por exemplo, construções de lajes em subestações. Segundo Nakamura (2007) as lajes do tipo Steel Deck são consideradas eficientes, pois integram as virtudes do aço e do concreto. Consiste na utilização de uma forma perfilada permanente de aço. Essa estrutura é utilizada como uma plataforma para a aplicação do concreto, eliminando de maneira parcial ou total a necessidade de escoramentos para a construção de lajes, sendo um sistema misto. De acordo com O connor et al (1987), quando novas linhas de tubulação precisam ser instaladas em estruturas metálicas de suportação existentes, problemas de acessibilidade são frequentemente encontrados. Nesses casos, uma recomendação é projetar um novo nível de estrutura metálica sobre a existente, conforme a ilustração abaixo (figura 4), onde os componentes em vermelho representariam o projeto da nova estrutura. 12

13 Figura 4 Estruturas metálicas para suportação de linhas de tubulação em ampliação Fonte: Elaborada pelo autor Um dos principais motivos de preocupação em relação aos custos e prazos de um projeto são as condições meteorológicas adversas. Duff (1985) estudou a interferência da chuva, baixa temperatura e ventos para aplicação em planejamento e para determinação de condições de contrato. Nessa análise, considera o trabalho interrompido quando da taxa de 0,5mm/hora de precipitação, em qualquer serviço externo sem proteção. Essas interrupções podem facilmente sem evitadas com a instalação de coberturas temporárias, protegendo os locais externos de trabalho. As especificações são fundamentais nos projetos de construção e montagem industrial, inclusive interferindo na viabilidade da execução dos serviços. Por exemplo, em ampliações de unidades de processo em operação em refinarias de petróleo, se houver montagens de estruturas metálicas conexões aparafusadas são recomendadas em relação às ligações soldadas. Isto permite a realização dos trabalhos com uma unidade de operação, reduzindo a quantidade necessária de paradas operacionais. 13

14 4. Considerações finais É importante salientar que os sete conceitos de construtibilidade estudados nesta pesquisa identificam como os conhecimentos e as experiências em construção podem ser utilizados de maneira eficaz durante as fases de engenharia e de aquisição de materiais. Buscam meios de facilitar as operações de construção para engenheiros e projetistas. E, para melhorar a construtibilidade, podem ser realizadas modificações na execução e no escopo do detalhamento da engenharia e no sequenciamento das fases de engenharia e de aquisição de materiais. Nas opiniões de diversos autores, os ganhos mais significativos com a aplicação dos princípios construtibilidade podem ser observados quando os esforços são concentrados em garantir a participação dos construtores desde o início da fase de engenharia de detalhamento. Eles são os profissionais que realmente serão os responsáveis pela construção e sabem, melhor do que ninguém, das suas necessidades. Deve ser trabalhada, também, a construção de um respeito mútuo, com confiança credibilidade entre as equipes de planejamento, engenharia e construção, sendo mantida durante todo o projeto. Para tudo isso, todos devem estar dispostos a abandonar o método tradicional em que os projetistas trabalham separadamente do pessoal de construção, para uma nova abordagem, na qual eles são envolvidos, com um trabalho desenvolvido em parceria. Assim, para melhorar significativamente as chances de sucesso do projeto, algumas medidas precisam ser adotadas. Os projetistas devem estar constantemente preocupados com a redução dos custos. As inovações devem ser incentivadas e as boas práticas vivenciadas na empresa sempre documentadas. Por último, a atenção com a comunicação entre projetistas e construtores deve ser permanente e eficiente. 14

15 REFERÊNCIAS AKINCI, B.; FISCHER, M. Factors affecting contractor s risk of cost overburden. Journal of Management in Engineering, Janeiro-fevereiro/1998. ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF COST ENGINEERING. Implementing project constructability CONSTRUCTION INDUSTRY INSTITUTE. Constructability concepts file. Bureau of Engineering Research, The University of Texas. Publication 3-3. Austin, DUFF, A. R. Probabilistic Treatment of Allowances for Inclement Weather. University of Manchester Institute of Science and Technology. Department of Building, FISCHER, M.; TATUM, C. B. Characteristics of design-relevant constructability knowledge. Journal of Construction Engineering and Management JERJEAS, G.; VAN DER PUT, J. Benefits of constructability on construction projects. Journal of Construction Engineering and Management, MARGUGLIO, B. W. Quality systems in the nuclear industry. ASTM. Philadelphia, NAKAMURA, J. Steel deck: forma colaborante. Revista Téchne, Edição 129. São Paulo, O CONNOR, J. T.; RUSCH, S. E.; SCHULZ, M. J. Constructability concepts for engineering and procurement. Journal of Construction Engineering and Management, O CONNOR, J. T. Constructability implementation guide. Construction Industry Institute, 2nd edition, OFFICE OF FACILITIES PLANNING AND CONSTRUCTION. Constructability guidelines. The University of Texas System. Austin, RUSSELL, J.; GUGEL, J.; RADTKE, M. Benefits of constructability: four case studies. Construction Industry Institute, The University of Texas. SD-83. Austin, YOGUI, R. Barreiras à construtibilidade pela visão sociotécnica da gestão de megaprojetos: pesquisa exploratória na indústria de óleo e gás. Dissertação (Mestrado Profissionalizante em Administração) Faculdade de Economia e Finanças IBMEC. Rio de Janeiro,