UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA Gomes, Abrahão da Cruz Mercês. Critérios Determinantes para Certificação da Qualidade do Processo Construtivo de Embarcações: Um Estudo de Caso. Trabalho de final de curso apresentado como exigência para obtenção do grau de Engenheiro Naval, sob orientação do Prof. Eduardo Gonçalves Serra. BANCA EXAMINADORA: Prof. Eduardo Gonçalves Serra (Orientador) Prof. Marta Reyes Prof. Severino Fonseca Eng. Michel Pacheco de Andrade Fevereiro/2009

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NAVAL E OCEÂNICA ABRAHÃO DA CRUZ MERCÊS GOMES CRITÉRIOS DETERMINANTES PARA CERTIFICAÇÃO DA QUALIDADE DO PROCESSO CONSTRUTIVO DE EMBARCAÇÕES: UM ESTUDO DE CASO Fevereiro/2009 2

3 ABRAHÃO DA CRUZ MERCÊS GOMES CRITÉRIOS DETERMINANTES PARA CERTIFICAÇÃO DA QUALIDADE DO PROCESSO CONSTRUTIVO DE EMBARCAÇÕES: UM ESTUDO DE CASO Trabalho de final de curso apresentado como exigência para obtenção do grau de Engenheiro Naval, sob orientação do Prof. Eduardo Gonçalves Serra. Fevereiro/2009 3

4 Dedicatória Aos meus pais, Armando Figueiredo Gomes e Carmen Rita da Cruz Mercês Gomes, ao meu irmão, Armando Figueiredo Gomes Filho e a minha noiva, Fernanda Lisboa Coutinho que me incentivaram e acreditaram no meu potencial. E a minha filha, Rafaela Lisboa Coutinho Mercês Gomes que me deu motivação para enfrentar os momentos mais difíceis. Todos serviram de plataforma para que pudesse concluir a faculdade. 4

5 Agradecimentos Aproveito a oportunidade para citar aqueles que tanto me orientaram e instruíram nesta fase de minha vida, nossos mestres e amigos, professores. Cada um ao seu estilo, sérios, brincalhões, pacientes ou rigorosos, tiveram papéis fundamentais nesta caminhada me guiando rumo à formação. Agradeço a Sociedade Classificadora RBNA por permitir utilizar seus arquivos de documentação e pelo tempo gasto em que fui recebido pelos seus funcionários, os vistoriadores Armando Caiban e Richard Vedovelli e os engenheiros navais Luis de Mattos e Michel Pacheco de Andrade. E este último em especial que além de me orientar no projeto, participou da banca de avaliação. Agradeço os professores Severino Fonseca e Marta Reyes por participarem da banca de avaliação. E em especial, agradeço ao meu orientador, Eduardo Gonçalves Serra, que além de ser um ótimo professor durante esses meus seis anos de estudo, me orientou em busca da perfeição em meu projeto final. 5

6 Índice 1 Introdução Qualidade Conceito Sobre Qualidade Qualidade Como Fator De Concorrência Empresarial Qualidade Na Indústria Naval Processo De Construção Naval Estrutura De Separação De Trabalho por Produto Construção Do Casco Por Blocos Montagens De Equipamentos E Pintura Por Zona Fabricação Por Família Peças Empregadas Na Construção Naval Peças Estruturais E Peças Não Estruturais Chapas Chapas Estruturais Chapas Finas E Folhas Chapas Grossas Chapas Corrugadas Chapas Xadrez Perfis Perfis Laminados Seções Preparadas Tubos De Ferro E Aço Trabalhos Feitos Em Chapas E Perfis Desempenar Marcar Cortar Furar Chanfrar Arestas Virar Dupla Curvatura Aplainar A Face Forjamento Fundição Ensaios Dos Materiais Ensaios Mecânicos Análises Químicas Ensaios Metalográficos Ensaios Radiográficos Processos De Soldagem Solda Por Pressão Solda Por Fusão Termite Soldagens A Chama Arco Elétrico Inspeções De Solda Preparação Para Soldagem

7 8.2 Inspeção Da Soldagem Testes De Estanqueidade Ensaios Não Destrutivos Exame Visual Líquido Penetrante Partículas Magnéticas Ultrassom Exame Radiográfico Classificação E Requisitos Regulamentadores Classificação Sociedades Classificadoras Requerimentos Estatutários Internacionais IMO International Maritime Organization SOLAS - International Convention For Safety Of Life At Sea MARPOL - International Convention For The Prevention Of Pollution From Ships ICLL - International Convention Of Load Lines Tonnage - International Convention of Tonnage Measurement of Ships Requerimentos Estatutários Nacionais IACS International Association Of Classification Societies RBNA Registro Brasileiro De Navios E Aeronaves A Empresa Estudo De Caso O Que É Estudo De Caso? Objeto De Estudo: Navio Graneleiro Entrevistando O RBNA Avaliação Sobre O Estudo De Caso Conclusão Bibliografia Anexo

8 1 Introdução O objetivo deste projeto será avaliar os critérios e os procedimentos usados na prática para a certificação de Qualidade do processo construtivo de embarcações. Para isso, após a realização de uma revisão teórica sobre certificação de Qualidade, será feito o acompanhamento dos procedimentos de certificação de Qualidade do processo construtivo de um conjunto de elementos estruturais de embarcações utilizando dados de uma Sociedade Classificadora. Em seguida, serão realizadas entrevistas visando à identificação de dificuldades e à análise das soluções operadas para a efetivação da certificação. Por fim, espera-se obter uma síntese das adaptações necessárias para a certificação de elementos estruturais de embarcações por uma Sociedade Classificadora vis-à-vis o referencial teórico. 8

9 2 Qualidade Para que haja destaque no mercado de trabalho, uma empresa deve ter comprometimento com a qualidade. Deve-se compreender que a busca pela perfeição tem que ser considerada como uma meta pessoal, independente do seu retorno, se terá lucro ou ascensão profissional. Algumas empresas crescem enquanto outras estagnadas ou afundam lentamente, deixando que mediocridade tome conta da corporação. A empresa deve investir em um treinamento completo que irá proporcionar menos tempo gasto com retrabalho e por conseqüência menos custos. Aumentará satisfação do cliente acarretando na conquista de mercado de trabalho devido boa reputação. Caso um produto poça ser avaliado objetivamente por critérios conhecidos pelo cliente quanto pelo fabricante, os elementos de qualidade serão estabelecidos. E para definir esta qualidade será necessário estabelecer um conjunto de padrões que caracterizarão o produto de forma objetiva. Para se estabelecer estes critérios e padrões, iremos definir o que é qualidade. 2.1 Conceito Sobre Qualidade Conceituar qualidade é uma tarefa difícil, pois não há apenas uma resposta, mas muitas. Um produto ou serviço tem de desempenhar bem as funções para as quais foi criado. Isso se faz necessário. Ou seja, a funcionalidade do produto ou serviço não é suficiente para definir a qualidade, pois um produto pode desempenhar bem as suas funções, mas, no entanto, não ter utilidade alguma. Qualidade é adequação ao uso, mas somente se esse uso for relevante para o cliente, ou seja, ser útil. Presume-se assim, que o produto ou serviço deva ser de reconhecido valor para o cliente, mas de fato o termo técnico seria outro: utilidade. Há, todavia, uma diferença entre valor e utilidade. O valor está associado à expectativa puramente matemática de ocorrência de um fenômeno, portando à noção de risco percebido pelo individuo enquanto á utilidade é associado à noção de preferência, ou seja, a preferência que o individuo dá a determinada opção, em comparação com outras; podendo ser ou não aquela que ofereça menor risco. Sendo assim, é o próximo cliente quem decide se o produto ou serviço que lhe é oferecido tem ou não qualidade. O problema é que, muitas vezes, o cliente não está capacitado a definir o que é uma qualidade porque seu conhecimento acerca das opções existentes é limitado. 9

10 Há certa incongruência em se teorizar a qualidade e praticar a qualidade. Quando se teoriza qualidade, fala-se em cliente e ao praticar a qualidade, pratica-se em processo e produto. Para falarmos da história Qualidade Total, é importante comentar sobre Henri Fayol. Ele foi engenheiro depois diretor de uma empresa siderúrgica em Commetry, na França, seu país de origem. Ele contribuiu à teoria clássica da administração, constituindo na formulação das cinco funções da gestão: planejamento, organização, comando, coordenação e controle. Qualidade é um conceito que sempre foi associado às praticas de administração industrial que, na verdade, são as origens do conceito de qualidade na moderna empresa. Nos Estados Unidos, o grande nome na teoria da administração foi Frederick W. Taylor. Para ele, a qualidade era um dos pilares das boas praticas de fabricação. Qualidade queria dizer atendimento ás especificações do produto e, se não houvesse uma boa fiscalização da execução do trabalho, corria-se o risco concreto de que o produto final viesse a não atender às exigências de qualidade. Outro importante nome a ser lembrado é o de Joseph M. Juran que melhorou os processos fabris e o planejamento de qualidade, baseando na idéia de trabalhar em equipe. Para isso, quatro pontos eram fundamentais: administrar por meio de projetos, utilizar um procedimento estruturado para solucionar os problemas, fazer uso de algumas ferramentas simples para aperfeiçoar processos e montar uma infra-estrutura de apoio e de gerência de projetos específicos. Chegamos à Qualidade Total quando houve o impacto da crise do petróleo no mundo, na década de 70. No Japão, começou a noção de que a qualidade não deveria limitar-se as áreas de produção, mas estender-se a todas as áreas da empresa, sobretudo marketing, vendas e administração. Eiji Toyoda, jovem engenheiro japonês, visitando as instalações da Ford descobriu que um sistema de produção em massa provavelmente não daria certo no Japão. Assim o modelo Toyotismo exigia que os operários fossem muito bem treinados e motivados e modificou o relacionamento empregado-empresa. Esse movimento de melhoria na Qualidade do serviço subsiste há algumas décadas. É fundamental a participação dos empregados na empresa. Se fazendo necessário batalhar e trabalhar para conservar. 10

11 2.2 Qualidade Como Fator De Concorrência Empresarial Uma empresa pode ter como estratégia dois tipos diferentes de planos para seguir: a concorrência por preço e a concorrência por produto. A concorrência por produto pode ser definida como oferecimento de tipos, modelos e qualidade diferentes que serão determinados de acordo com a estratégia de cada empresa. Esta diferenciação envolveria mudanças que alteram sua aparência ou mudanças que afetariam a estrutura física, acarretando numa melhora de qualidade, embora necessariamente não ocorra. Pode-se pensar em três tipos de diferenciação de produto: imagem, modelos e tipos e características físicas. A diferenciação por imagem tem como base o uso de publicidade e atividades promocionais, com o objetivo de criar uma imagem do produto, se destacando das demais concorrentes. Modelos e tipos alteram o produto, sem modificar sua natureza ou estrutura, de maneira superficial sobre seu design e estilo. E por fim, as mudanças sobre as características físicas e estruturais alteram sua qualidade, acarretando numa possível melhoria do produto. A concorrência por preço está sujeita a uma resposta imediata das empresas concorrentes, assegurando por pouco tempo uma posição vantajosa para empresa que sai na frente. Uma desvantagem que este modelo de concorrência sofre esta na dificuldade de o consumidor comparar racionalmente os produtos disponíveis no mercado. As diferenças de qualidade tornariam o comprador insensível a concorrência entre preços. A prática de diferenciação de produto não é uma simples questão de opção de indústria nem depende somente da capacidade inovadora das empresas ou características de estrutura de mercado que propiciariam ou inibiriam esforços nesta direção. Certas características de produto e consumidores condicionam a tendência da indústria. Existem restrições quanto à natureza do produto que o impossibilitariam mudanças de suas características para possível concorrência com as demais empresas. Esses produtos são os chamados homogêneos. Dado o propósito dos mesmos, a escolha do consumidor se basea em uma única característica. Por outro lado, existem produtos em que a escolha basea-se em múltiplas características. Nas indústrias onde isso ocorre existe maior margem para diferenciação do produto. Esses produtos podem ser classificados como diferenciados ou heterogêneos. A estratégia de diferenciação de produto irá variar segundo o tipo de produto da indústria, ou seja, se trata de bem de consumo, bem de capital ou bem intermediário. No setor de bens de consumo, a estratégia basicamente esta na publicidade e na mudança do design e estilo do produto. Nos bens duráveis, prevalece à diferenciação 11

12 por modelo, se ele terá uma nova cor ou design mais extravagante. Para bens de consumo imediato e semidurável prevalece à diferenciação por imagem, com gastos em publicidade e propaganda. Nos bens de capital, uma empresa para ter capacidade competitiva tem como base a concorrência em qualidade. Os bens intermediários possuem qualidade padronizada, funções específicas e são adquiridos por consumidores específicos. Seu destino, como o próprio nome diz, não será consumo final. Os produtos a partir do passar dos anos, convivem com as inovações tecnológicas. Tanto do próprio produto como sua linha de processo e seus equipamentos. Contudo isso não significará uma melhoria e/ou seu tempo de vida será maior. Ocorrera uma programação de qualidade através de uma política de obsolescência planejada. Diminuir o tempo de utilização do produto, a partir de inovações constantes, funcionais ou esteticamente. A obsolescência pode ser dividida por três critérios: qualidade, desejabilidade e funcionalidade. A obsolescência de qualidade tem como função planejar a vida útil do produto, determinando quando se quebrará ou se desgaste. Para isso, é necessário ter grande domínio da tecnologia do produto. Por desejabilidade, o produtor apresenta constantes mudanças, inovando em sua aparência ou estilo do produto, tornado a linha anterior ultrapassada, mesmo que suas funções ainda possam ser realizadas. Por fim, tem-se a obsolescência de funcionalidade que procura incorporar modificações com objetivo de aumentar suas funções e proporcionar melhor desempenho. O emprego de uma ou em conjunto destes três critérios irá variar de acordo tipo de produto, estrutura de mercado e tipo de mercado consumidor. A inovação tecnológica, citada anteriormente, caracteriza-se por ser uma novidade a ser introduzida na produção, aplicando conhecimentos científicos, é fundamental que a empresa cresça e faça frente a sua concorrência. Seus efeitos possíveis são o aumento da produtividade, redução de custos, aumento do poder de mercado, redução de mão-de-obra e melhoria da qualidade. A inovação será introduzida, se esta for economicamente viável. O autor E. Sciberras realizou um estudo estatístico comparando empresas americanas, européias e japonesas, através da indústria de televisores. Ele observa que as duas primeiras empresas têm como estratégia enfatizar a diferenciação dos produtos e preocupação com preço, deixando de lado a confiabilidade do produto. O que não ocorre com a indústria japonesa que enfatiza a confiabilidade do produto, mesmo que possa acarretar em elevação dos custos em curto prazo, o que a médio e longo prazo será de grande valia já que diminuirá suas despesas com retrabalho e gasto com material, por exemplo. Estas escolhas, de ambas as empresas, tem como influencia o mercado (a cultura do consumidor) onde serão comercializados. Nos Estados Unidos, o consumidor deseja ter sempre produtos novos, o que significa ter estatus na Sociedade. Um consumidor utiliza um produto por um curto período de tempo, se desfazendo deste 12

13 para ter um mais moderno, mesmo sendo de baixa qualidade. Diferentemente do Japão, onde seus consumidores pagam por mais qualidade e confiabilidade. Ao se analisar a velocidade com que ocorrem essas inovações, vale ressaltar as concentrações de produção. O autor F.M. Scherer constata argumentos a favor e contra das formas de concentração: monopólio, oligopólio ou concorrência perfeita. De um lado, a concentração que domine o mercado não tem interesse em acelerar a introdução de inovações, a não ser que sua posição seja ameaçada. Do outro, uma estrutura concentrada permitiria a entrada de novas tecnologias, em função de o mercado estar mais assegurado. Esta inovação seria mais rentável para a empresa. Scherer apresenta cinco variáveis que influenciariam na velocidade de introdução de novas tecnologias: potencial de lucro do mercado, número de competidores potenciais ou existentes pretendendo dividir mercado, velocidade com que os concorrentes podem reagir a introdução, grau em que o desenvolvimento garante vantagem na diferenciação do produto e investimentos previstos em P&D. Outro fator, não citado pelo autor, se refere à necessidade de inovação imposta pelo mercado. Um exemplo disto aconteceu no século XX (primeira metade), principalmente na indústria naval e aeronáutica. Enquanto as indústrias automobilísticas tinham como meta reduzir retrabalho, as outras duas industrias tinham como finalidade evitar erros de projeto e produção, eliminando possíveis conseqüências. 2.3 Qualidade Na Indústria Naval Na construção naval, os laços interindustriais, ou seja, firmas que em geral dependem das inovações tecnológicas em grau mais elevado que se conectam aos principais fornecedores, ajudam a regular a competitividade das indústrias nacionais e o padrão desta atividade no mundo. A respeito da construção naval, a exemplo de outras indústrias, o tamanho das empresas é um fato decisivo na determinação do padrão inovador. As transferências de tecnologia de produto se materializam em projetos. A indústria de construção naval da Coréia do Sul foi um dos principais beneficiários deste tipo de processo. Um exemplo disso foi em 1973 em que a HYUNDAI que recebeu uma licença do estaleiro escocês Govan e a Samsung que se beneficiou da licença concedida pela Burmeista & Wein para a construção de cinco graneleiros Panamax. Os estaleiros modernos evoluem-se com o surgimento dos grandes navios, que, como inovações de produto, começaram a dominar os mercados a partir de O seu aparecimento é explicado como a combinação dos efeitos mand pull e technology push. Esta combinação de fatores garantiria, a partir de então, a viabilidade econômica de navios de maior porte, além das vantagens de custo operacionais, traz consigo aumentos menos que proporcionais nos custos de produção. 13

14 Navios padronizados possibilitam maximizar os ganhos de escala, pela possibilidade que abrem com a fabricação seriada de equipamentos e componentes, pelas economias obtidas, pelas compras feitas em navios volumosos, pela maior racionalidade e mesma facilidade de planejar-se a produção. A padronização, também, eleva a produtividade, e s ganhos obtidos na atividade de projetos. Segundo STORCH (1995), a construção naval passou, após a introdução do aço (principal material utilizado na construção de navios) aos dias de hoje, por três períodos: o primeiro vai da revolução industrial até o inicio da segunda guerra mundial; o segundo cobre o lapso de 1945 até 1960, e o terceiro vai destes anos aos dias de hoje. OKAMOTO (1986) identifica a partir do pós-guerra, três ondas tecnológicas na indústria de construção naval: a mudança da construção do casco para a montagem de blocos, com uso intensivo da solda como a primeira onda, o marco da segunda seria a utilização maciça de computadores e maquinas de controle numérico. O que define a terceira onda seria a introdução progressiva de sistemas de produção flexíveis, com a aplicação da tecnologia de grupo. STORCH (1995) ainda define, com base nos três períodos que descreve acima, quatro gerações de estaleiros. Para ele, os estaleiros mais antigos tendem a tornarem-se obsoletos, exigindo investimentos de monta para a sua atualização. Hoje em dia, a indústria de construção naval, convive com estaleiros de gerações diferentes. As mais recentes são as construídas a partir dos anos 60. Estas gerações utilizariam cinco tipos de organizações da produção. Em substituição a organização do tipo job shop dos primeiros anos, com o trabalho artesanal, viriam à organização por semi-processo, por processo, por produto até a produção em massa. Ao longo do século XX, claras são as tendências de crescente mecanização e de decrescente flexibilidade presentes na medida em que as formas se sucederam. As gerações de estaleiros podem ser identificadas considerando-se o processo produtivo e a organização da produção. A primeira geração utilizaria a rebilagem como principal técnica de fabricação e primava pelo predomínio do tipo artesanal de organização do trabalho. As limitações eram limitadas, assim como os estoques, em geral. As estações de máquinas situavam-se, em geral, próximas às carreiras de acabamento, e as instalações de força e instalações auxiliares das embarcações eram montadas após o lançamento. A 2ª geração de estaleiros é marcada pela realização de trabalhos de préfabricação e soldagem, em geral, longe da carreira ou dique. Adota-se a organização por 14

15 processo como padrão, sendo as seções dos navios construídos nas estações de trabalho e transportadas para as carreiras com áreas de trabalho bem definidas. Em 1960, inicia-se a terceira geração, vindo até o presente. A organização deixou de ser organização da produção para a produção em serie. A eficiência na produção passa a ser buscada pela padronização do produto e pela busca de altas taxas de fluxo. As empresas construtoras oferecem preços mais baixos nesta configuração, e tempos de produção mais caros, obtidos com a seriação da produção. Os estaleiros desta geração têm as estações de trabalho fixas e a montagem é movida na direção do mar ou do rio por sistemas de guindastes sobre trilhos, sendo as submontagens combinadas até a estação final. O layout típico de um estaleiro de terceira geração tem menos comprimento e mais profundidade. São contempladas técnicas de organização seguindo a linha de fluxos das operações. Frutos da reconvenção das indústrias dos países importadores de petróleo surgem os estaleiros da quarta geração. Adotando o uso de tecnologias de menos consumo de oleio e alternativas, aumentando as próprias produções de petroleiro e diversificando as fontes fornecedoras. É fortemente marcado pelo uso da chamada tecnologia de grupo, forma de organização em células contando cm um conjunto de equipamentos capazes de realizar diferentes tarefas e de produzir famílias de peças e componentes, permitindo uma maior flexibilidade no planejamento. Com base no modelo de produção utilizando tecnologia de grupo, o fluxo lógico de matérias é facilitado pela presença de caminhos reservados para veículos transportadores e guindastes, sendo o tráfego de pessoas realizado em outras vias. Outra característica importante nos estaleiros de quarta geração é a presença de instalações de reparo. O controle de matérias e da produção em si torna-se extremamente mais simples, nesta configuração. Há outros benefícios, como a redução do tempo de construção, redução de estoques e de trabalho em andamento. Um dos seus sucessos é a classificação e codificação de produtos e processos semelhantes, permitindo sua estocagem e acesso apropriado para uso, sendo os grupos de produtos processados em uma família de estações de trabalho associados. 15

16 3 Processo De Construção Naval Nos anos 20, correspondente a época da construção de rebite, a construção naval tradicional atuava de forma seqüencial. Começando com a quilha, depois as cavernas, chapeamento externo até o casco estar quase completo. E em seguida, instalavam-se os equipamentos. Contudo, esta linha tradicional de construção impedia que o estaleiro pudesse oferecer mais segurança. E em função deste obstáculo, apresentava um nível de qualidade abaixo dos dias atuais, restringindo, assim, sua produtividade. Toda obra era feita na carreira, que era limitado ao uso de ferramentas portáteis. Dificultava ainda a instalação de equipamentos e obrigava muitas vezes o soldador a fazer trabalhos sobre cabeça. A partir da década de 40, isto começou a mudar. A construção naval apresentava agora um processo de sub e pré-fabricação e por blocos (que tinham seus tamanhos de acordo com a capacidade de cada estaleiro) que eram unidos formando o casco. Contudo, os equipamentos ainda eram instalados da maneira tradicional. Os equipamentos que eram instalados anteriormente a bordo do navio passaram a serem instalados nos blocos, antes da união dos mesmos. Nas décadas de 60 e 70, a indústria naval começou a aplicar em suas obras o princípio da tecnologia de grupos, que por sua vez ordena os produtos que serão fabricados em produtos intermediários (unidades subdivididas de um navio constituindo elementos específicos não dependendo do restante do navio) o que possibilitou a fabricação em série, dando origem as linhas de processo. A linha de processo é caracterizada por estações fixas com serviços permanentes que possibilitam uma seqüência conhecida de fabricação e/ou montagem. Isto gerou a criação de oficinas e zonas de fabricação para diferentes conjuntos e subconjuntos estruturais. A construção do navio através de produtos intermediários requer um maior controle sobre sua produção, o que minimizará os erros na fabricação dos blocos diminuindo o tempo perdido com retrabalho. Nesse processo, a montagem dos equipamentos, que preferencialmente deve ser realizada antes mesmo do casco estar pronto, pode ser feita em três etapas: Por unidades: nos elementos primários ou secundários; No bloco: no próprio bloco de aço, este finalizado ou não; 16

17 A bordo: sobre o bloco montado na carreira ou no navio. Atualmente, os cascos não são mais considerados como apenas blocos de aço, mas caracterizados por unidades que apresentam quase toda totalidade dos equipamentos, integrando os trabalhos de pintura em cada etapa, o que reduz os custos de correção de atividades realizadas anteriormente. Os métodos que permitem uma construção naval moderna e competitiva podem ser vistos a seguir: Estrutura de separação de trabalho por produto Construção do casco por blocos Montagem de equipamentos e pintura por zona Fabricação por família 3.1 Estrutura De Separação De Trabalho por Produto Este método define e classifica os produtos intermediários, o que permite a integração de grupos que caracterizam a construção do navio. Estes grupos normalmente são divididos em casco (blocos), equipamento (zona), pintura (zona) e peças de tubo (por famílias). 3.2 Construção Do Casco Por Blocos A construção por blocos permite a formação de linhas de produções organizadas, além de o navio ocupar menos tempo na carreira ou no dique devido a sua grande rotatividade. O critério para determinar a quantidade e o tamanho dos blocos varia de acordo com a capacidade de cada estaleiro. Variando de acordo com os meios de transporte e manipulação das oficinas, dimensões do estaleiro, capacidade dos guindastes e pórticos, entre outros aspectos. 3.3 Montagens De Equipamentos E Pintura Por Zona A montagem dos equipamentos ocorre paralela com a criação dos blocos e a pintura integrada com todo o processo de construção. 17

18 3.4 Fabricação Por Família Este método obtém os benefícios da produção em série. 18

19 4 Peças Empregadas Na Construção Naval 4.1 Peças Estruturais E Peças Não Estruturais As peças da construção naval são caracterizadas em peças estruturais e peças não estruturais. As peças estruturais, também conhecidas como peças perfiladas, podem ser classificadas em: chapas, barras, tubos, vergalhões e perfis. O aço estrutural empregado na construção naval, cujas formas atualmente estão padronizadas, é obtido nas siderúrgicas pelos estaleiros. Elas têm a forma mais adequada para tornar fácil a montagem, permitindo sua utilização de maneira que o material possa suportar, com o menor peso possível da estrutura, os esforços a que será submetido. Mas um navio não é somente construído com chapas, barras, vergalhões e perfis. Há algumas partes que requerem peças de feitio especial, e então o aço é especialmente fundido ou forjado na forma desejada. As peças fundidas são empregadas onde a forma é muito complicada e as peças forjadas onde a forma é simples; mas nas partes em que for possível empregar chapas e perfis não se utilizam peças forjadas ou fundidas, porque uma estrutura assim feita fica mais cara e mais pesada. As peças perfiladas, as fundidas e as forjadas são ligadas entre si por solda, que será visto mais adiante. Além desse material, há as peças não estruturais, empregadas nos acessórios do casco, constituídas por tubos, flanges, válvulas e pianos de válvulas, eixos, buchas, mancais, entre outros. Em geral, elas são fabricadas em bronze, latão e aço. Os metais não estruturais podem ter boas qualidades para fundição ou são maleáveis, isto é, fáceis de trabalhar a quente ou a frio na forma desejada. 4.2 Chapas São peças de seção retangular, de pequena espessura em relação as demais dimensões. São fabricadas como os vergalhões e perfis, em prensas especiais chamadas laminadores. As chapas de aço podem ser galvanizadas (camada protetora de Zinco), a fim de impedir a sua oxidação; normalmente usa-se essa proteção em chapas com espessura de até 3/16 da polegada. Nas chapas mais grossas, o efeito da corrosão é muito menor não sendo necessária a galvanização. 19

20 Elas podem ser classificadas de cinco maneiras: estruturais, finas e folhas, grossas, corrugadas e xadrez Chapas Estruturais São as chapas geralmente empregadas nas estruturas e de espessura superior a 4,76 milímetros (3/16 da polegada) Chapas Finas E Folhas São as chapas de espessura até 4,76 milímetros (3/16 da polegada), no máximo. As chapas finas de aço ou alumínio são empregadas em anteparas, nas partes altas, anteparas não estruturais em geral, ninho de pega, bolsa de sinais, proteções contra o tempo, mobiliário, forros etc. As chapas finas de aço podem ser pretas (não galvanizadas e não tratadas por pintura) ou galvanizadas, sendo mais empregadas as últimas. As chapas muito finas são em geral chamadas folhas Chapas Grossas São chapas de aços especiais com uma espessura que varia de 4,76 a 380 milímetros (3/16 a 15 polegadas) e caracterizadas por uma grande resistência à penetração Chapas Corrugadas São chapas de perfil ondulado, empregadas nas anteparas que limitam tanques e nas anteparas que concorrem com os pés-de-carneiro para suportar os pavimentos. Resistem melhor à tendência à flexão do que as chapas ordinárias, devido ao perfil que formam Chapas Xadrez Apresentam nervuras salientes em uma das suas faces e podem ser vazadas ou não. Muito empregadas em lugares escorregadios como nas praças de máquinas e de caldeiras, de modo geral, em locais de muito movimento ou que não podem ser cobertos por uma madeira, por exemplo. A espessura da parte lisa varia de 3,1a 19 milímetros (1/8 a 3/4 da polegada). 20

21 4.3 Perfis Perfis Laminados Os perfis são peças de metal laminadas em formas especiais. São classificados segundo a forma de sua seção transversal. A imagem a seguir mostra os tipos mais usados na construção naval. Num perfil "T", "Z", ou numa seção preparada (que será caracterizada mais adiante), a alma será a parte por onde passa o eixo ou o plano de simetria do perfil, e de abas às outras partes, que geralmente são de menores. Numa cantoneira, os dois lados tomam o nome de abas Seções Preparadas Existem casos na construção naval que é necessário uma seção que não se enquadre nos perfis laminados. No uso de uma quantidade grande será vantajoso contratar a uma usina laminadora uma corrida especial. As seções transversais variam da seguinte forma: Perfis modificados Obtidos cortando ou emendando perfis laminados; Chapas flangeadas Flangeando uma chapa pode-se fazer um "L" ou um "Z"; Seções soldadas Permite a fabricação de uma grande variedade de seções. O tipo mais comum é o de uma seção "T" soldada a uma chapa-base. Admite-se que o conjunto se porta como uma seção "I" de abas desiguais, sendo a aba maior formada pela chapa-base, e a largura desta aba é chamada aba efetiva. Como a seção soldada 21

22 é geralmente mais leve que um perfil laminado, ela precisa de reforços transversais, ou borboletas, para evitar a flambagem. 4.4 Tubos De Ferro E Aço Os tubos podem ser fabricados das seguintes formas: Tubos com costura Fabricados com chapa virada em laminadores especiais e soldados automaticamente; Tubos sem costura Feitos diretamente de um vergalhão redondo, estirado e perfurado; como: De acordo com o fim a que se destinam, os tubos podem ser classificados Tubos para canalizações São os tubos empregados, em geral, para as canalizações de água, gás ou vapor; Tubos especiais São tubos leves sem costura. Usados em tubos de caldeiras, para os cilindros, para as ampolas e também para fins estruturais e para os diversos tipos de forjas ocas. 22

23 5 Trabalhos Feitos Em Chapas E Perfis As principais operações de obras estruturais feitas em chapas e perfis são desempenar, marcar, cortar, furar, chanfrar, escarvar, virar, dupla curvatura, dobrar ou flangear e rebaixar e aplainar face. Todas serão caracterizadas a seguir. 5.1 Desempenar As chapas podem apresentar empenos devido ao transporte e ao armazenamento. Para desempená-las, são passadas nos rolos de desempeno ou faz-se o desempeno a quente, em que, aproveitada a característica de as chapas empenarem a alta temperatura, faz-se então a aplicação de calor. 5.2 Marcar As chapas são marcadas com punção e riscadas a giz ou tinta para serem posteriormente dobradas ou cortadas. 5.3 Cortar O corte das chapas é feito por maçarico ou com corte a plasma, que pode ser realizado manualmente ou através de corte automático. 5.4 Furar As chapas são furadas na oficina por broca. Chapas de formas mais complicadas são às vezes furadas no lugar, depois de cortadas. 5.5 Chanfrar Arestas As chapas mais grossas têm as arestas chanfradas na máquina de corte ou pelo maçarico. 5.6 Virar Chapas que devem ter curvatura em uma só direção são viradas por um dos seguintes processos: rolo de virar, prensa hidráulica ou marreta. 23

24 5.7 Dupla Curvatura Chapas de dupla curvatura, chamadas na oficina chapas de bojo, são viradas dando calor com maçarico. Também podem ser conformadas por intermédio de prensa hidráulica. Os moldes para as chapas de bojo são fabricados em arame ou virote de madeira. 5.8 Aplainar A Face Algumas chapas planas, para base de máquinas e outros aparelhos, podem ter a face aplainada. Esta operação é feita em plainas ou fresadoras. O casco do navio é uma estrutura composta de peças fabricadas. Nos estaleiros de construção, as partes da estrutura e peças de máquinas de formas mais complicadas são feitas por forjamento ou fundição. 5.9 Forjamento Consiste em aquecer o metal em forjas abertas (no caso de pequenas peças), ou em fornos, a uma temperatura abaixo do ponto de fusão. O metal torna-se assim plástico e é levado à forma desejada por: Martelagem Manual (macho e bigorna, para pequenas peças); mecânica (martelo pneumático, hidráulico, elétrico ou a vapor). A martelagem consiste em pancadas rápidas e repetidas; Prensagem Prensa hidráulica. A prensagem causa um esforço mais demorado, sendo esta preferível para as peças que devem ter mais resistência. O material forjado tem propriedades superiores ao material laminado ou fundido; Forjamento como matriz Peças pequenas de feitio padronizado podem ser feitas rapidamente por este processo através das matrizes; Estampagem Processo de forjamento a máquina para peças como rebites, parafusos, porcas, arruelas, pregos etc Fundição As peças de formas mais complicadas que não podem ser forjadas são feitas por fundição. Cria-se um modelo de madeira da peça desejada na oficina de modelagem. Pelo modelo prepara-se um molde, de areia refratária, dentro de uma caixa de metal ou madeira (caixa de fundição). O molde é a forma da peça a fundir. Os vazios da peça são obtidos por machos. 24

25 O metal é derretido em fornos elétricos ou a óleo, juntamente com as adições necessárias para atingir a composição desejada. Depois de derretido, o metal é transferido para uma caçamba basculante, de onde ele é despejado dentro dos moldes. Geralmente cada corrida do forno é usada para muitos moldes de peças do mesmo metal. Resfriado o metal, a caixa de moldes é desfeita e a peça é submetida à rebarbação e à limpeza. Os moldes de madeira são guardados, caso precise mais tarde, contudo os moldes de areia só servem para ser feita apenas uma peça. Posteriormente deverá ser feito outro molde. 25

26 6 Ensaios Dos Materiais Nos estaleiros de construção, as peças laminadas, forjadas ou fundidas devem ser submetidas a certos ensaios antes da montagem para verificar se a composição química, a estrutura interna e as propriedades do material estão de acordo com as especificações. Estes ensaios, em geral, são realizados em corpos de testes ou corpos de provas, obtidos nas próprias peças. Os ensaios do material serão caracterizados a seguir. 6.1 Ensaios Mecânicos São ensaios de tração e compressão, no corpo de prova, e podem, ainda, serem submetidas a ensaios de dobramento a frio, antes e depois de serem tratadas termicamente e soldadas. As peças fundidas sofrem também ensaio de choque por malho, e algumas peças forjadas, como as âncoras e as amarras, passam por ensaios de choque por queda. 6.2 Análises Químicas Para verificar a composição química dos materiais. 6.3 Ensaios Metalográficos Para verificar a estrutura interna dos materiais e o tratamento térmico necessário. 6.4 Ensaios Radiográficos Feitos por meio de aparelhos de raios X e raios gama, para examinar as peças fundidas. 26

27 7 Processos De Soldagem Soldagem é a união localizada de partes metálicas pela aplicação de calor ou pressão, ou pela combinação dos dois. Os processos de soldagem podem ser divididos nas seguintes classes: solda por pressão ou solda por fusão. 7.1 Solda Por Pressão Na solda por pressão, duas partes que serão unidas são coalescidas e pressionadas uma contra a outra, sem a utilização de metal de solda. Vários processos de soldagem são enquadrados nesta classe, contudo, o mais utilizado na construção naval é de soldagem por resistência elétrica. A soldagem por resistência elétrica é utilizada em chapas finas e tubos. E presta-se bem para o uso de máquinas automáticas. A solda é obtida aproximando-se as peças e fazendo-se passar por elas uma corrente elétrica muito intensa e de curta duração. A resistência de contato provoca uma fusão local e a pressão aplicada efetua a solda diretamente. 7.2 Solda Por Fusão Na solda por fusão as partes a ligar são fundidas por meio de reação química, chama ou energia elétrica e são unidas com o auxílio de um metal de adição. Existe um grande número de processos de soldagem que se enquadra nesta classe, entre eles citamos o termite e as soldagens a chama, a arco elétrico, por eletroescória, por eletrogás, por feixe de elétrons, a laser e a plasma. Na área naval, os três primeiros processos são os mais utilizados. E esses serão caracterizados nos itens a seguir Termite O processo de soldagem que utiliza a reação química é chamado de termite. É empregado principalmente para o reparo de fundições pesadas de ferro e aço e união de tubos Soldagens A Chama O processo de soldagem a chama utiliza um gás combustível combinado com o oxigênio para efetuar a união dos metais. Quando o gás combustível é o acetileno, a solda é chamada de oxiacetilênica. 27

28 Na solda oxiacetinênica, a fonte de calor é uma chama com temperatura de cerca de C, que funde um metal de adição e as paredes da junta, fazendo a união das partes. Este tipo de solda pode ser empregado na ligação de quase todos os tipos de metal. Não é comum a sua utilização nas peças de estrutura dos cascos de navios por apresentar uma produtividade muito inferior à soldagem a arco elétrico e pela necessidade de aquecimento da peça por um tempo maior, o que pode alterar as propriedades mecânicas e metalúrgicas do material Arco Elétrico Os processos a arco elétrico têm como fonte de calor o arco voltaico (que varia entre e C) formado e mantido entre um eletrodo e a peça a ser soldada. Na construção naval, os processos mais usuais que empregam este tipo de fonte de calor são os seguintes: eletrodo revestido, MAG (Metal Active Gas) e MIG (Metal Inert Gas), arame tubular, TIG (Tungsten Inert Gas) e arco submerso Eletrodo Revestido O processo com eletrodo revestido é muito usado na construção e no reparo naval devido a sua versatilidade, simplicidade do equipamento, baixo custo e à qualidade e resistência da solda. O eletrodo revestido, que é formado por um arame coberto por um revestimento fundente, é consumido pelo arco elétrico formado entre a sua extremidade e a peça metálica (metal de base). O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de base, formando o metal de solda depositado. Neste processo, o suprimento de energia pode ser tanto de corrente alternada como de corrente contínua MIG E MAG Os processos de MIG e MAG são semelhantes, sendo diferenciados apenas pelos seus gases de proteção. O processo MAG utiliza um gás de proteção ativo, contendo gás carbônico, oxigênio ou nitrogênio, para a proteção da poça de fusão, e um arame sólido consumível, alimentado continuamente, como eletrodo. O processo MIG utiliza um gás de proteção inerte, normalmente argônio ou hélio. 28

29 Como se pode observar, o tipo de gás de proteção é muito importante, uma vez que participa na composição química do metal de solda resultante e da forma como as gotas do metal do eletrodo fundido se transferem para a poça de fusão do metal de base Arame Tubular Este processo utiliza um arame como eletrodo consumível. Este arame possui uma capa externa de aço doce e o seu interior vazado apresenta um fluxo (fundente) que participa do metal de solda com elementos de liga. Este processo usa os mesmos equipamentos dos processos MAG e MIG e pode, em alguns casos, empregar uma proteção gasosa para a poça de fusão TIG No processo TIG, o arco elétrico é gerado entre um eletrodo não consumível de tungstênio e o metal de base, sendo protegido por uma atmosfera de gás inerte. O metal de adição em forma de vareta é fundido através do calor gerado pelo arco elétrico e introduzido na poça de fusão, mas em casos especiais, como na soldagem de chapas finas, este metal é dispensável. Este processo é utilizado em materiais nobres e em peças onde se deseja um ótimo acabamento da solda Arco Submerso Neste processo, o arco elétrico gerado entre o arame sólido consumível (eletrodo) e o metal de base permanece sob uma camada de material fundente, chamada de fluxo, que tem como função principal proteger a poça de fusão dos efeitos deletérios da atmosfera. Este processo é empregado na soldagem de chapas médias e grossas e tem alta produtividade, mas apresenta como restrição sua posição de soldagem. Bastante usado em oficina. 29

30 8 Inspeções De Solda 8.1 Preparação Para Soldagem Na preparação para a solda as partes a serem soldadas devem se apresentar de modo uniforme e preciso, assegurando a conformidade com os planos aprovados. Para isso, podem ser usados dispositivos auxiliares de montagens, desde que permitam expansão e contração das partes que serão soldadas. E caso haja alguma desconformidade, a correção deverá ser feita com a presença do vistoriador. O pré-aquecimento será recomendado nas ocasiões de soldagem de aços especiais, peças de grande espessura, membros estruturais sujeitos a vibrações excessivas ou umidade, ou em casos de temperatura inferior a 5º C. Algumas situações desagradáveis como aparecimento de escória podem ocorrer, se tornando necessária sua remoção. O uso de uma esmerilhadeira seria o mais adequado para eliminar resíduos resultantes das superfícies escarvadas. As soldas provisórias e ponteamentos podem ser bastante úteis, além de serem soluções provisórias. Caso sejam executados com o mesmo metal de adição utilizado na produção, considerados de boa qualidade pelo vistoriador e sem interferência na seqüência de soldagem poderão ser aceitos como soldas definitivas. A remoção de metais de adição e base no lado oposto em juntas parcialmente soldadas deve ser executada de modo a eliminar as descontinuidades e a assegurar penetração total para aplicação de passes subseqüentes. O martelamento para correção será executado imediatamente após a soldagem e limpeza da junta de cada passe de acordo com o procedimento de soldagem aprovado pelo vistoriador. 8.2 Inspeção Da Soldagem Antes da inspeção é fundamental que as soldas obtidas devem ser de boa qualidade. Assumindo isso, devem ser examinadas visualmente em toda a sua extensão antes da aplicação de ensaios e pintura, de modo a controlar seu acabamento superficial. Para que a inspeção seja validada, a mesma não deve ser realizada imediatamente após a execução da soldagem, pois alguns materiais e elementos retidos na solda tendem a propagar trincas com retardo. Na avaliação dos ensaios radiográficos e ultra-sônicos (lembrando que estes ensaios não destrutivos serão descritos e caracterizados no item a seguir) serão adotados 30

31 os requisitos das normas NBR-8420 e ASTM E-164, respectivamente, ou de outras entidades reconhecidas. O exame por meio de líquido penetrante ou partículas magnéticas será realizado na quantidade de pontos que o vistoriador desejar e na extensão de pelo menos um metro no comprimento de cada cordão de solda. O reparo de juntas com descontinuidades ou defeitos inaceitáveis será feito em toda a extensão da área defeituosa até sua eliminação completa. Nas proximidades das juntas reparadas são exigidos ensaios para comprovação da extensão das descontinuidades. Quando forem detectadas descontinuidades acima dos limites permissíveis, o vistoriador rejeitará totalmente a junta ou requisitará ensaios suplementares, até ser feito o reparo de maneira correta. A tabela a seguir, encontrada no livro de regras do RBNA, detalha que tipo de exame não destrutivo será realizado para determinada região de um navio, discriminando a situação o tipo de soldagem realizada: se de passes subseqüentes, ou de acabamento e também das que sofreram remoção de material. 31

32 TABELA T.T MODO DE INSPEÇÃO DA SOLDAGEM (Referência: Parte 2, Título 11, Seção 2, Capítulo T) 8.3 Testes De Estanqueidade Os testes de compartimentos estanques feitos em uma embarcação são realizados por pressão hidrostática, devendo acontecer antes de a mesma ser lançada e antes da pintura ou outro revestimento. Para isso as estruturas estanques devem estar de acordo com os padrões especificados, caso isso não ocorra devem ser testadas com um jato de mangueira com água na pressão de 2kgf/cm² com o bico afastado de 2,00 metros. A altura de coluna d'água, especificada para os testes dos diversos compartimentos de uma embarcação, é dada na referência a seguir: 8.4 Ensaios Não Destrutivos Na indústria Naval os ensaios não destrutivos são aplicados em grande escala de forma a verificar a solidez e a qualidade das soldas durante a construção de uma embarcação ou manutenção e reparo da mesma. 32

33 As inspeções das soldas poderão ser feitas através de diversos tipos de ensaios não destrutivos tais como ensaio visual, radiografia, ultrassom, partícula magnética e líquido penetrante. O vistoriador que realizará os ensaios deve apresentar formação, experiência e certificados necessários para o trabalho. Conhecer o equipamento e as técnicas de cada exame e ser capaz de avaliar, decidir e executar o melhor ensaio para determinado material ou peça envolvida. A seguir, vamos identificar e caracterizar os ensaios citados anteriormente Exame Visual Em todas as soldas deve ser feito o exame visual. Considerado método indispensável, já que apresenta informações relevantes que não estão disponíveis prontamente pelos outros ensaios. Ou por uma inspeção mais simples pelo próprio soldador ou exame mais qualificado, de maneira formal por um vistoriador, o exame deve considerar a aparência da solda, as condições da superfície, os aspectos dimensionais e o tratamento da solda, como remoção de escória e respingo. Todos os defeitos identificados devem ser reportados o mais rápido possível para que sejam feitas as devidas correções Líquido Penetrante É um ensaio destinado a defeitos abertos para a superfície. Considerado sensível, detecta e localiza descontinuidades existentes sobre a superfície. Caracteriza por penetrar de maneira profunda nestas descontinuidades, pela facilidade de penetração que determinados líquidos possuem. Depois de sua aplicação, remove-se todo o excesso do líquido na superfície, deixando claro todos os defeitos caracterizados pelas descontinuidades. Após verificação, retira-se o líquido existente nas porções através de emulsões reveladoras, como talco e álcool, mostrando a localização dos defeitos. Este ensaio é considerado rápido, de baixo custo e simples, desde que seja feita uma limpeza antes do ensaio que poderia mascarar sujeiras nas fissuras interferindo na interpretação do vistoriador. 33

34 8.4.3 Partículas Magnéticas Como induz o nome, o ensaio se caracteriza pela formação de um campo magnético no material que será feito o exame. No ensaio, os defeitos serão identificados através de pólos magnéticos formados no local que poderão ser identificados por uma camada de limalha de ferro atraída e concentrada na região. Pode ser utilizada para avaliação de defeitos abertos para a superfície e próximos a mesma, não sendo satisfatório para exames no interior da superfície. Ou seja, na medida em que o defeito diminui ou se afasta da superfície, sua eficiência diminui proporcionalmente. Lembrando que a forma da descontinuidade também interfere na sua eficiência: quanto mais alongadas mais fáceis de serem identificadas. Para o exame de partículas deve ser feito em pelo menos duas direções normais entre si, pois caso um defeito esteja paralelo às linhas de fluxo não será identificado pelo campo tornando o ensaio inoperante. As superfícies devem estar livres de rugosidades causadas, por exemplo, por sujeiras antes do exame Ultrassom O ensaio se dá através da propagação, refração e reflexão de ondas sonoras de alta freqüência em corpos sólidos. Esta propagação de onda se dá pela ação de um emissor que libera uma onda sonora de alta freqüência através do material que está sofrendo o ensaio e sua reflexão se dá por um receptor capaz de transformar o sinal em pulso elétrico e este devidamente registrado em um cinescópio. O cinescópio apresenta uma interface que indica a presença ou não de defeitos. Estes defeitos serão identificados através de picos verticais proporcionais diretamente à quantidade de energia retornada ao receptor. A distância horizontal é proporcional ao tempo de ida e volta da onda entre uma superfície e outra. Com isso, pode-se determinar qual tamanho da fissura e qual sua posição. Na indústria naval, o receptor e o emissor podem ser incorporados em um mesmo cabeçote ou em cabeçotes diferentes, no caso um em cada extremo da peça examinada. Entre a peça e o cabeçote deve existir contraste. Para que isso ocorra usa-se uma película de óleo, graxa ou água entre cabeçote e peça. 34