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AVALIAÇÃO DO PROJETO DE SUBSISTEMAS VEICULARES NO ÂMBITO DA MANUTENIBILIDADE

Autores: Fabio Rodrigues de Azevedo Vitor Trigo Girardi Orientador: Roberto César Fernandes Sacramento

Salvador, Junho de 2008

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

ENG 312 – PROJETOS MECÂNICOS I

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RESUMO

Este trabalho acadêmico visa aumentar a compreensão sobre a influencia do projeto na

manutenibilidade, vislumbrar o impacto da má manutenibilidade na sociedade e conscientizar

acerca do papel do engenheiro neste imbróglio. Para tanto foi escolhido dentre alguns

subsistemas o sistema de embreagem do FIAT Palio. Após estudos sobre o sistema o

processo de manutenção foi abordado e foi estabelecido um comparativo em relação ao

sistema no Chevrolet Corsa e no Chevrolet Monza. Por fim levantamos o custo das falhas de

projeto na sociedade.

Palavras chaves: Projeto mecânico, Manutenibilidade, Manutenção, Embreagem, Índice de manutenibilidade

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ABSTRACT

This academic research has the objective to enhance our comprehension of serviceability,

highlight the issues regarding bad maintenance and show the engineers their role in this matter.

For that reason this study chose the clutch system of a FIAT Palio. After the study of the clutch

system a benchmark was made regarding the maintenance process with the Chevrolet Corsa

and the Chevrolet Monza. As a support for this study the costs that are related were established

and measured so that their influence on society could be shown

Keywords: Mechanical Project, Maintainbility, Maintenance, Clutch, Maintainbility index

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ÍNDICE 1-INTRODUÇÃO 07 2-OBJETIVO 09 3-METODOLOGIA 10

4-DELIMITAÇÃO DO TEMA 11

6 PROCESSO DE MANUTENÇÃO 22

6.1 ETAPAS DO PROCESSO DE MANUTENÇÃO 23 6.1.1 DIAGNÓSTICO 23 6.1.2 ORÇAMENTO 24 6.1.3 DESMONTAGEM 24 6.1.4 INTERVENÇÃO OU AJUSTE 27 6.1.5 REMONTAGEM 31 6.1.6 TESTES 31 6.2 FERRAMENTAS UTILIZADAS 31

7-AVALIAÇÃO DA MANUTENABILIDADE 37

7.1 INTRODUÇÃO 37 7.2 ANÁLISE DA MANUTENABILIDADE DA EMBREAGEM DO PALIO 37 7.1.1 QUANTO À FORMA DE USO DO EQUIPAMENTO 38 7.1.2 QUANTIDADE, DISPONIBILIDADE E CUSTO DE PEÇA SOBRESSALENTE NO MERCADO 39 7.1.3 QUANTIDADE, DISPONIBILIDADE, EXCLUSIVIDADE E CUSTO DE FERRAMENTAS REQUERIDAS 40 7.1.4 CUSTO DE MÃO DE OBRA 41 7.1.5 ROBUSTEZ DO EQUIPAMENTO 41 7.1.6 ERGONOMIA PARA A MANUTENÇÃO DO EQUIPAMENTO 44 7.2 PONDERAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS 44

8-CUSTO BRASIL 46

9- CONCLUSÃO 48 10- REFERENCIAS 49

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Intervenção de manutenção Figura 2 – Impacto de deficiencias de manutenibilidade na sociedade Figura 3 – Embreagem conica (Shigley, 2006) Figura 4 – Embreagem de correia com variador de relação Figura 5 – Embreagem de aro interno expansível centrifuga Figura 6 – Embreagem de aro externo contratil centrifuga (HowStuffWorks, 2001) Figura 7 – Modo de funcionamento da embreagem de discos automotiva Figura 8 – Elementos constituintes da embreagem automotiva Figura 9 – Platô de embreagem em corte (Sachs, 2006) Figura 10 – Volante do motor (os dentes são para o tacômetro) Figura 11 – Disco de embreagem em corte (Sachs, 2006) Figura 12 – Superfície de atrito Figura 13 - Embreagem comum Figura 14 - Manutenção do Palio e Corsa Figura 15 - Manutenção do Monza Figura 16 - Ferramenta para retroceder o eixo primário da caixa de marcha do Monza Figura 17 - Parafusos do Platô Figura 18 - Platô e disco Figura 19 - Eixo de alinhamento Figura 20 - Retirando a Pinça Figura 21 - Pinça e colar Figura 22 - Eixo primário da caixa de marcha Figura 23 - Chaves Compostas Figura 24 - Chaves Biela Figura 25 - Chaves Allen Figura 26 - Chaves Torx Figura 27 - Chaves de Fenda Figura 28 - Jogo de soquetes Figura 29 -: Eixo auxiliar para alinhar o disco Figura 30 - Grampos para prente molas do platô (Monza) Figura 31 - Ferramenta para retroceder o eixo primário da caixa de marcha do Monza Figura 32 - Disco de embreagem do Corsa Figura 33 - Disco de embreagem do palio

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Análise da Junta Versus Embreagem Tabela 2 – Custo por Quilometro Tabela 3 – Embreagem Patina Tabela 4 – Embreagem Trepida Tabela 5 – Embreagem com ruído Tabela 6 – Custo do Kit de Embreagem Tabela 7 – Análise do ferramental Tabela 8 - Custo de mão de obra Tabela 9 – Dados de Robustez Tabela 10 – Custo de mão de obra Tabela 11 – Análise final Tabela 12 – Fatia do mercado em 2006 Tabela 13 – Preço por quilômetro

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1- INTRODUÇÃO Elaborado a pedido do Prof. Roberto César Fernandes Sacramento no contexto da

disciplina ENG312 – Projetos Mecânicos I oferecida pelo DEM ao curso de Engenharia

Mecânica da UFBA, este trabalho teve como foco a manutenibilidade1 de subsistemas, tais

como freios, suspensão e transmissão, em veículos populares e os fatores de projeto que a

afetam. A manutenibilidade é um dos fatores de projeto mais negligenciados, porém é um dos

fatores mais importantes para o usuário final (Sacramento, 2008) especialmente para aqueles

mais pobres uma vez que para estes não há alternativa que não a espera pela intervenção no

bem. Sob outro prisma, há o impacto da falta de atenção com a manutenibilidade na sociedade

como um todo uma vez que uma maquina inoperante é sinônimo de prejuízo. É premente,

portanto, a necessidade de conscientizar o engenheiro sobre o impacto de suas falhas na

sociedade e nos indivíduos menos favorecidos.

No caso dos automóveis, as condições severas (ambientais e dinâmicas) a que são

submetidos fazem com que o intervalo entre as manutenções, decorrente do MTBF2 menor,

diminua em relação a outras maquinas. Este fator somado a grande quantidade de

subsistemas torna a manutenibilidade destes ainda mais critica uma vez que mais peças

implicam estatisticamente em maiores probabilidades de falha e estas falhas geralmente

resultam em intervenções. E esta tendência a falha aumenta ao longo do tempo de uso,

portanto recai sobre os proprietários subseqüentes o maior ônus devido a falhas de projeto

1 Manutenibilidade ou mantenabilidade é segundo o Departamento de Defesa dos Estados Unidos da América (apud Lafraia, p.86), a qualidade das feições e características combinadas do projeto de equipamentos que permite ou realça a realização de manutenção por pessoal de média especialização sob as condições naturais em que irá operar. 2 “MTBF ("Mean Time Between Failures") ou período médio entre falhas é um valor atribuído a um determinado dispositivo ou aparelho para descrever a sua fiabilidade. Este valor atribuído indica quando poderá ocorrer uma falha no aparelho em questão.” (Wikipédia, 2008)

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(Sacramento, 2007). Em geral estes são os maiores prejudicados por estas falhas e os que têm

menos condições de lidar com elas. Além disso há todo o custo destas falhas para a sociedade

como um todo devido a cadeia de eventos desencadeada pela quebra do veiculo pois além do

custo da manutenção há a alteração da rotina do individuo que deixa de efetuar tarefas e

consumir, o que afeta a sociedade como um todo corroborando com o raciocínio de que é

preciso atentar para o papel social da engenharia (Sacramento, 2008).

Fazem-se necessárias otimizações de projeto visando melhorias de acessibilidade,

redução do numero de ferramentas utilizadas e simplificação do diagnostico que provavelmente

impactaram pouco no custo final do produto porém diminuirão significativamente o custo deste

durante sua vida útil

Desta forma sob a orientação do Prof. Roberto César Fernandes Sacramento elaboramos

este trabalho que nos permitiu vislumbrar as questões supracitadas, meios para corrigi-las com

base nos conhecimentos adquiridos no curso de Eng. Mecânica e um entendimento maior

acerca da manutenibilidade de projetos.

Figura 1 - Intervenção de manutenção

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2- OBJETIVO Conforme indicado por nosso orientador, o trabalho teve com base veículos populares

focando sistemas com intervenções freqüentes. Dentre estes deveríamos selecionar aquele

mais critico em termos de ônus para o proprietário, determinar os motivos da deficiência de

manutenibilidade daquele item e estabelecer um comparativo baseado no sistema de notas,

com o mesmo item em outro veiculo popular. Por fim nossa tarefa seria sugerir alterações de

projeto que melhorassem a manutenibilidade do sistema em questão. Um segundo objetivo

seria a percepção do

papel social do

engenheiro devido ao

custo dos seus

projetos para a

sociedade em geral.

Figura 2 - Impacto de deficiencias de manutenibilidade na sociedade

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3-METODOLOGIA

Para a elaboração deste trabalho foi adotada a premissa que este grupo iria pesquisar

itens críticos para a manutenção relacionados ao conjunto motriz do veículo Palio da marca

FIAT. Com esta premissa em mente foram visitadas 3 oficinas para ser realizada uma pesquisa

de campo com o intuito de focar nos itens críticos para a manutenibilidade do automóvel

escolhido. Após esta pesquisa os dados foram compilados e foram escolhidos 3 defeitos

mencionados pelas 3 oficinas abordadas. Para delimitar a pesquisa foram adotados critérios e

com isto chegamos a um único item no qual aprofundamos o estudo revisitando as oficinas e

com isto pode ser feito uma análise comparativa com outro automóvel da mesma categoria e

uma solução diferente encontrada na pesquisa.

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4-DELIMITAÇÃO DO TEMA

Com a premissa de estudar a Manutenibilidade do trem de força do veículo Palio foram

visitadas três oficinas:

• Frank & Tony;

• Americar;

• Oficina do Osvaldo.

Nestas três oficinas foram levantados os defeitos segundo três critérios:

• Freqüência do defeito;

• Custo da intervenção;

• Tempo de intervenção.

Com os defeitos levantados foi compilada uma lista com os três defeitos que foram

observados na pesquisa das três oficinas. São Eles:

• Carbonização do Motor;

• Vazamento de óleo na junta da tampa de válvulas;

• Desgaste do conjunto de embreagem.

O primeiro critério adotado para a delimitação do tema foi em relação com o projeto. Este

critério foi adotado, pois o trabalho foi proposto para evidenciar solução de projeto que

melhorem a Manutenibilidade.

Este primeiro critério evidenciou que o problema da carbonização do motor deve ser

descartado da pesquisa, pois ele acontece basicamente por causa da falta de manutenção

adequada pedida no manual do carro ou combustível adulterado.

Os três critérios complementares foram aplicados simultaneamente nos dois defeitos

restantes resultando na tabela 1:

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Junta EmbreagemFrequência do defeito 20.000 KM 40.000KM

Custo da intervençãoR$16,00 +

Mão de obraR$254,50 + Mão

de obraTempo de intervenção 20 MIN 240 MIN

Tabela 1: Análise da Junta Versus Embreagem

Para uma melhor análise dos dados foi elaborado um cálculo analisando custo por

quilômetro rodado. Para este fim foi pesquisado o valor médio do custo de mão de obra e foi

encontrado que para as concessionárias o valor médio é de R$100,00 por hora enquanto nas

oficinas multimarcas gira em torno de R$50,00 por hora. Para a elaboração deste cálculo foi

adotado o valor das oficinas multimarcas. O cálculo foi feito usando a fórmula e evidenciado na

tabela 2:

Custo por Quilometro = Custo da intervenção

Freqüência da intervenção

Junta EmbreagemCusto por Kilômetro 0,001633 0,0113625

Tabela 2: Custo por Quilometro

Como pode ser verificado na tabela o custo para a manutenção da embreagem é sete

vezes maior do que o custo para a manutenção da junta da tampa de válvula.

Outro item interessante de ser verificado, mas que não entrou como critério, é o tempo

que o cliente vai ficar sem o carro. Este item é importante de ser verificado, pois o cliente

necessita de locomoção e quanto maior o tempo que o carro fica imobilizado mais o cliente irá

gastar com outras formas de transporte sendo que ele pode vir a economizar se ele escolher

andar por transporte público (ônibus, metrô, trem e etc.) ou pode vir a gastar mais ao utilizar

um transporte particular (taxi, carro alugado e etc.). Neste caso a cada 40.000 quilômetros o

carro estudado permanecerá na oficina para a manutenção da junta da tampa de válvula 40

minutos enquanto que para a troca da embreagem o carro fica imobilizado durante 240

minutos, portanto neste caso a embreagem também é mais crítica.

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Ao final destas análises podemos observar que dentre os três itens resultantes da

pesquisa o mais crítico e o que será ser abordado a fundo neste trabalho é o desgaste do

conjunto de embreagem do Palio. Para eliminar erros devido a várias mudanças no projeto do

mesmo resolvemos focar a análise nas embreagens do Palio dos anos 2005 e 2006 que são

exatamente os modelos que estão passando pelos 40.000 quilômetros e sofrendo manutenção.

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5 – A EMBREAGEM 5.1 - INTRODUÇÃO A embreagem é o elemento de maquina que permite a união de arvores que estejam

girando em velocidades angulares distintas transmitindo momento angular de forma gradual até

que ambas tenham a mesma velocidade angular.

Elas podem ser cônicas, em disco (ou axiais), de cinta e de aro com sapatas internas

expansíveis ou externas contrateis (Shigley, 2005) e são utilizadas no nosso cotidiano em

objetos como furadeiras, serras e até mesmo ioiôs (Howstuffworks, 2008). Nas embreagens

cônicas dois troncos de cone, um chamado copa no qual é inserido o outro chamado cone,

avançam um contra o outro no seu eixo de

simetria de forma a se acoplarem pelas

extremidades.

Este arranjo tem grande capacidade de

transmitir torque. Esta capacidade advém da

diminuição do ângulo do cone em relação ao eixo

até o limite de 8° (SENAI, 96). Porém ela ocupa

um muito volume e tem muita inércia rotacional

devido a sua concentração de massa nas

extremidades. As embreagens de cinta baseiam-

se basicamente no deslizamento de correias ou

cintas sobre polias ajustáveis. Desta forma

quando o intuito é desacoplar os eixos a polia é ajustada de forma a diminuir a tensão na

Figura 3 - Embreagem conica (Shigley, 2006)

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correia e vice-versa para acoplá-los. A

maior desvantagem neste caso é o

desgaste excessivo das correias e as

vantagens são a praticidade, o peso

reduzido e a possibilidade de variação

da relação de marcha (CVT3). As

embreagens de aro que se baseiam

em contato tangencial e são

subdivididas em aro interno expansível e aro externo contrátil. As de aro interno expansível são

bastante difundidas principalmente pela característica favorável da atuação da força centrifuga

possibilitando o acoplamento baseado apenas na rotação.

Neste elemento, o acoplamento é

efetuado quando o material de atrito no interior

do mecanismo é impelido contra o aro externo.

Além de centrifugas estas embreagens podem

ser também de anel expansível, magnéticas,

hidráulicas e pneumáticas. Como vantagens há

a grande capacidade de transmissão de torque e

as dimensões reduzidas do mecanismo e as

desvantagens são a dificuldade de desacoplar

um eixo em movimento e o grande momento polar de inércia. Nas embreagens de aro externo

contrátil acontece o inverso; o anel externo é que

possui o elemento de atrito e desta forma, é

conduzido ao aro interno por meio de forças hidráulicas, pneumáticas ou centrifugas. Em

relação à solução anterior esta tem como vantagens a redução da inércia rotacional e a

facilidade de acoplamento “a quente” uma vez que é muito mais fácil lidar com a pressão

positiva do fluido devido força centrifuga do que vencer esta mesma força com vácuo que é a

3 “Continuously variable transmission (CVT) é um tipo de caixa de marchas utilizada em veículos de passeio que simula uma quantidade infinita de relações de marcha, uma vez que funciona com dois cones em vez de engrenagens com determinados tamanhos. Além da aceleração contínua, o sistema CVT, proporciona economia de combustível em relação a todos os outros sistemas anteriores. Sejam sistemas automáticos ou manuais. É a evolução do câmbio automático. No Brasil é usado em carros da marca Honda, Nissan e outras. Também é utilizado em motocicletas.” (Wikipédia, 2008)

Figura 4 - Embreagem de correia com variador de relação

Figura 5 - Embreagem de aro interno expansível centrifuga

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principal causa da dificuldade de

desacoplamento das embreagens de aro

externo. As embreagens de disco terão

um capitulo próprio por serem as mais

comuns nos carros e o escopo do

trabalho.

Figura 6- Embreagem de aro externo contrátil centrifuga (HowStuffWorks, 2001)

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5.2 – A embreagem de disco A embreagem de disco é o acoplamento mais comumente usado em automóveis. Em

relação as soluções anteriores as maiores vantagens são a independência de efeitos

centrífugos, a grande área ficcional em pequenos espaços, maior área de dissipação de calor e

uma distribuição uniforme de pressão sobre a área de contato (Shigley, 2005) além de

possuírem molas que absorvem vibrações que de outra maneira, seriam transmitidos aos

ocupantes do veiculo. A maior desvantagem é o gradiente de desgaste das extremidades

atritantes em relação aos pontos mais próximos ao centro.

Figura 7 - Modo de funcionamento da embreagem de discos automotiva

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Figura 8 - Elementos constituintes da embreagem automotiva

Este problema é contornado diminuindo a distancia radial entre o começo e o fim da superfície

de contato e utilizando molas de forma a uniformizar a pressão de contato. Os elementos que

compõem a embreagem de disco automotiva são:

• Platô de embreagem - É a peça que atua no acoplamento e desacoplamento do disco de

embreagem. Ela é constituída por uma base (chamada placa de pressão) de aço com

elevada dureza, usinado, cuja superfície é sujeita ao atrito do disco. Um corpo ou

carcaça geralmente em aço forjado que contém todos os elementos sobre o qual

atuam as laminas de molas (molas membrana) que ao serem solicitadas axialmente

promovem o desacoplamento através da mola de retrocesso. Essas membranas são

articuladas pelo cordão da placa (ZF DO BRASIL LTDA., 2005) apud (Rodrigues,

2007).

Figura 9 - Platô de embreagem em corte (Sachs, 2006)

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• Volante do motor – Elemento que transmite o torque do virabrequim para disco de

embreagem. Possui também a função de regularizar a marcha lenta do veiculo

conservando o momento angular do motor no período entre as explosões dos cilindros.

Geralmente é uma placa circular de aço comum com uma das superfícies tratadas

termicamente ou revestida com um metal de elevada rigidez para que possa resistir ao

elevado desgaste por atrito a que é submetido.

Figura 10 - Volante do motor (os dentes são para o tacômetro)

• Disco de embreagem – É o elemento intermediário entre o volante e o platô. É

constituído de um cubo que é um eixo estriado de aço, um disco de torção, em aço

estampado, que é fixado ao cubo por um lado e na guarnição pelo outro e tem seus

lados sincronizados por molas helicoidais e a guarnição que possui um disco rígido

revestido por molas de chapa (responsáveis por absorver vibrações axiais) dos dois

lados. As chapas por sua vez são cobertas por um material de características especiais

como elevado coeficiente de atrito, resistência a altas temperaturas, baixo coeficiente

de dilatação térmica, baixo desgaste e alta condutividade térmica. Usualmente são

“fibras (orgânicas e inorgânicas) e fios metálicos impregnados em uma mistura de

resina borrachas e cargas diluídas em solvente orgânico.” (Rodrigues, 2007)

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Figura 11 - Disco de embreagem em corte (Sachs, 2006)

• A interface do conjunto com o usuário é feita pelo garfo ou pinça e um rolamento para

embreagens. O garfo transmite a atuação para o rolamento que faz o contato com as

molas do platô de embreagem. O fato de haver um rolamento minimiza o atrito e

conseqüentemente o desgaste das molas e do garfo.

Por ser um elemento sujeito a desgaste permanente, a manutenção deste item

geralmente tem grande periodicidade. Porém há casos em que este intervalo pode ser

ampliado As principais variáveis de projeto que interferem na vida útil de uma embreagem são:

� O material de atrito utilizado – Há uma ampla gama de materiais utilizados indo desde

couro nos modelos antigos até cerâmica ou carbono em alguns modelos atuais.

� A espessura da camada de atrito – Uma vez que quanto maior a espessura maior o

tempo de operação

� O torque do motor – Uma embreagem submetida a um torque para o qual não foi

concebida patina e ao fazê-lo se desgasta com grande rapidez

� O peso do veiculo – Quanto maior a inércia mais energia o eixo motriz tem que absorver

para igualar a rotação das arvores. Como a embreagem é o ente responsável pela

equalização, será mais solicitada com o aumento do peso.

� O diâmetro da embreagem – A força de atrito necessária para girar diminuirá com o

aumento do diâmetro devido à ampliação do torque resultante no eixo seguinte.

� Ergonomia da interface com o usuário – O posicionamento ergonômico dos pedais em

relação ao motorista e a existência de pontos de descanso e apoio dos pés inibe o

repouso do pé do motorista na embreagem.

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� Existência de estrias na superfície atritante e o formato destas – A existência de

ranhuras facilita a retirada do material desgastado da superfície do disco e seu formato

pode facilitar ou dificultar isto.

Figura 12 - Superficie de atrito

As formulas que permitem o calculo da força e torque embreagem de discos com molas são:

; onde F é a força atuante, Pa é a pressão de contato, D diâmetro

externo do ente atritante e d o diâmetro interno deste elemento.

; com T sendo o toque transmitido, F a força atuante, f o coeficiente de atrito,

D diâmetro externo do ente atritante e d o diâmetro interno deste elemento.

Usaremos estas formulas posteriormente na avaliação dos sistemas que escolhemos.

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6 PROCESSO DE MANUTENÇÃO

O Processo de Manutenção é dividido em seis etapas são elas:

• Diagnóstico

• Orçamento

• Desmontagem

• Intervenção ou Ajuste

• Remontagem

• Testes

Sendo este último, os testes, podendo ser feito tanto no fim do processo como depois da

intervenção dependendo do equipamento que sofre a manutenção.

Para o estudo foi feito o mapeamento do processo de manutenção de embreagem em três

automóveis. O primeiro estudado foi o Palio ano 2005 e 2006 que foi o objeto de estudo da

equipe. Os outros dois foram estudados para efeito de comparação.

Durante o estudo do processo de manutenção de embreagem dos três veículos

verificamos que a manutenção do Palio ano 2005 e 2006 é similar à manutenção do Corsa,

mudando apenas quantidade de parafusos e dimensão de chaves utilizadas. A manutenção do

Monza revelou um sistema diferente e simples para a manutenção caracterizando assim a sua

necessidade de estar neste estudo.

23

6.1 ETAPAS DO PROCESSO DE MANUTENÇÃO

6.1.1 DIAGNÓSTICO

A etapa do diagnóstico pode ser dividida em três partes. Primeiramente o cliente

comunica a sua sensação do problema pois ele não tem conhecimento técnico. Em seguida o

técnico interpreta as informações que o cliente forneceu e transforma em defeitos possíveis.

Como etapa final o técnico faz perguntas para eliminar algumas possibilidades restantes,

ficando assim, com o provável defeito do equipamento.

Para a o diagnóstico de defeitos em embreagens são utilizadas as seguintes tabelas:

Tabela 3: Embreagem Patina

Tabela 4: Embreagem trepida

Tabela 5: Embreagem com ruído

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6.1.2 ORÇAMENTO

Esta segunda etapa é onde o técnico analisa o custo do defeito para fornecer ao cliente

o orçamento inicial do custo aproximado do reparo baseado no defeito que foi averiguado.

Caso seja aceito passa-se para a próxima etapa.

6.1.3 DESMONTAGEM

A desmontagem consiste em retirar todos os outros componentes que interferem no seu

acesso ao componente a ser trocado ou ajustado. Este item é crítico para o tempo requerido

durante a manutenção e é responsável por grande parte do custo de mão de obra.

Nesta etapa podemos diferenciar o Palio e o Corsa do Monza devido ao processo adotado

durante a desmontagem. Primeiramente iremos mostrar o processo para a desmontagem do

Palio e Corsa.

• Desligar a bateria

• Colocar o veículo no elevador

• Retirar a Bandeja protetora do motor

• Retirar o pneu dianteiro esquerdo (lado do motorista)

• Desarmar a suspensão dianteira esquerda (lado do motorista)

• Retirar o Motor de arranque

• Retirar a ligação da alavanca de marcha da caixa de marcha

• Drenar o óleo da transmissão

• Desarmar o junta homocinética da semi arvore

• Retirar a semi arvore

• Folgar os parafusos da caixa de marcha retirando-a (são necessárias três pessoas

para retirar a caixa de marcha devido ao peso)

Com estas etapas concluídas você tem acesso à embreagem do Palio e do Corsa. Esta

grande quantidade de desmontagens se deve a necessidade da retirada da caixa de marcha

25

para ter acesso à embreagem e para retirar a caixa de marcha é necessário desmontar tudo

entre a roda e a caixa de marcha. Este processo completo demora em torno de 110 minutos.

Figura 13 - Embreagem comum

No Palio e no Corsa o conjunto de embreagem fica enclausurado dentro de um

compartimento intermediário entre o motor e a caixa de marcha por este motivo existe a

necessidade de retirar a caixa de marcha para ter acesso à embreagem.

No caso do Monza este compartimento que comporta a embreagem possui dois

dispositivos que possibilitam que a embreagem seja trocada sem retirar a caixa de marcha.

Primeiramente o compartimento no qual a embreagem fica alocada possui uma janela para a

manutenção, o acesso à embreagem é feita soltando alguns parafusos e retirando a cobertura

da janela. O segundo item que possibilita esta diferenciação se refere ao eixo primário da caixa

de marcha que se retrai para dentro da caixa de marcha quando é utilizada uma ferramenta

especial.

Esta diferenciação do Monza pode ser visualizada na figura abaixo:

Figura 14 - Manutenção do Palio e Corsa

Motor

Transmissão

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Figura 15 - Manutenção do Monza

Esta facilidade utiliza o seguinte processo de desmontagem:

• Desligar a bateria;

• Colocar o veículo no elevador;

• Retirar os parafusos da janela de manutenção e retirar a tampa;

• Retroceder o eixo primário da caixa de marcha usando uma ferramenta especial.

Figura 16 - Ferramenta para retroceder o eixo primário da caixa de marcha do Monza

Com uma simples mudança de conceito passamos de 11 etapas demoradas para 4

etapas para ter acesso à embreagem. Ao mesmo tempo deixamos de gastar 110 minutos para

gastar apenas 35 minutos para ter acesso à embreagem.

Motor

Transmissão Embreagem

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6.1.4 INTERVENÇÃO OU AJUSTE

Nesta etapa são feitos os ajustes e trocas de peças defeituosas.

O caso estudado foi a troca do kit de embreagem completo. Para este processo são

usadas as seguintes etapas no Palio e no Corsa:

• Desparafusar o platô do volante;

Figura 17 - Parafusos do Platô

• Retirar o platô e o disco;

Figura 18 - Platô e disco

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• Posicionar o eixo referência para alinhamento do disco novo com o volante;

Figura 19 - Eixo de alinhamento

• Posicionar o disco;

• Posicionar o platô sobre o disco;

• Aparafusar o platô no volante;

• Retirar o eixo para referência de alinhamento;

• Retirar a pinça da entrada da caixa de marcha;

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Figura 20 - Retirando a Pinça

• Retirar o colar do eixo primário da caixa de marcha;

Figura 21 - Pinça e colar

• Posicionar o colar novo no eixo primário da caixa de marcha;

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Figura 22 - Eixo primário da caixa de marcha

• Recolocar a pinça da entrada da caixa de marcha.

A intervenção no Monza é similar, porém com duas pequenas diferenças. Primeiramente

é necessário grampear o platô em três pontos para evitar que ao soltar os parafusos do platô

ele danifique algum componente devido à pressão da mola. O segundo ponto se deve a falta

de necessidade de um eixo auxiliar para alinhar o disco, pois o eixo primário da caixa de

marcha pode ser estendido para o seu lugar de origem e alinhar o disco antes de aparafusar o

platô em cima dele. O Processo fica desta forma:

• Pisar na embreagem e utilizar grampos especiais para grampear o as molas do platô

em três pontos;

• Desparafusar o platô;

• Retirar o disco e o platô;

• Retirar o colar da pinça;

• Posicionar o novo colar;

• Posicionar o Disco e o Platô;

• Estender o eixo primário da caixa de marcha para alinhar o disco;

• Aparafusar o Platô.

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Nesta etapa os três veículos tiveram o mesmo desempenho, todos levaram 20 minutos

para a intervenção e o grau de dificuldade de todos foram similares.

6.1.5 REMONTAGEM

Este processo é exatamente o inverso da Desmontagem e foi verificado que levou em

média o mesmo tempo que foi requerido na Desmontagem, com isto, o Monza teve vantagem.

6.1.6 TESTES

Nesta etapa são realizados testes para verificar se o defeito foi sanado e se outro defeito

que estava camuflado existe no sistema. Esta etapa pode ser feita diversas vezes durante o

processo de manutenção e garante que a intervenção foi efetiva. Caso exista algum tipo de

falha uma nova intervenção é necessária.

6.2 FERRAMENTAS UTILIZADAS

As ferramentas utilizadas nestes processos são em sua maioria de uso comum de uma

oficina. As ferramentas usuais que foram utilizadas foram:

• Chaves compostas;

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Figura 23 - Chaves Compostas

• Chaves Biela

Figura 24 - Chaves Biela

• Chaves Allen

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Figura 25 - Chaves Allen

• Chaves Torx

Figura 26 - Chaves Torx

• Chaves de Fenda;

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Figura 27 - Chaves de Fenda

• Jogo de Soquetes.

Figura 28 - Jogo de soquetes

35

Para fazer a manutenção das embreagens também fora utilizadas ferramentas especiais

feitas para apenas uma função específica. São elas:

• Eixo auxiliar para alinhamento de disco (Palio e Corsa);

Figura 29 -: Eixo auxiliar para alinhar o disco

• Grampos para prender as molas do platô (Monza);

Figura 30 - Grampos para prente molas do platô (Monza)

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• Ferramenta para retroceder o eixo primário da caixa de marcha (Monza)

Figura 31 - Ferramenta para retroceder o eixo primário da caixa de marcha do Monza

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7-AVALIAÇÃO DA MANUTENABILIDADE

7.1 INTRODUÇÃO

Manutenibilidade é uma característica de uma peça, subsistema, sistema ou maquina

que indica a facilidade dela para sofrer intervenção para a manutenção. Para analisar isto os

itens mais abordados são:

• Forma de uso do equipamento;

• Quantidade, disponibilidade e custo de peça sobressalente no mercado;

• Quantidade, disponibilidade, exclusividade e custo de ferramentas requeridas;

• Custo de mão de obra;

• Robustez do equipamento;

• Ergonomia para a manutenção do equipamento.

7.2 ANÁLISE DA MANUTENABILIDADE DA EMBREAGEM DO PALIO

Para a análise da embreagem do Palio ano 2005 e 2006 foi decidido que iríamos

necessitar de um parâmetro para a comparação em alguns itens relacionados à

Manutenibilidade, com isto, foi decidido usar um carro da mesma categoria como comparação

para a maioria dos itens. Já para a ergonomia da manutenção como os carros da mesma

categoria são similares foi escolhido um modelo diferente que despertou o interesse da equipe.

O carro escolhido da mesma categoria foi o Chevrolet Corsa que foi apontado na nossa

pesquisa como a embreagem que dura mais. A nossa pesquisa verificou que o Corsa em

38

média troca a embreagem após os 100.000 km enquanto o Palio ano 2005 e 2006 trocam a

embreagem em média aos 40.000 km.

Para a análise de Ergonomia foi utilizado o Chevrolet Monza ano 86 a 90 que apresentou

uma disposição de acesso à embreagem diferente do convencional visto nos carros populares

atuais.

7.1.1 QUANTO À FORMA DE USO DO EQUIPAMENTO

A forma de uso da embreagem pode prolongar ou diminuir a vida útil. Isto pode ser

verificado em um caso simples como a diferença entre um automóvel que trafega

prioritariamente em ambiente urbano e outro que trafega prioritariamente em estradas. Como o

automóvel que trafega em estradas utiliza menos a embreagem, pois fica mais tempo em uma

marcha o desgaste da embreagem é menor do que o automóvel que trafega no ambiente

urbano que troca de marcha freqüentemente devido ao número de sinais, velocidade baixa e

engarrafamentos freqüentes.

Mesmo comparando dois automóveis trafegando em ambiente urbano podemos

evidenciar práticas que podem aumentar ou diminuir a vida útil da embreagem, são elas:

• Não descanse o pé no pedal da embreagem, pois isto ocasiona um aquecimento

excessivo do sistema e um desgaste prematuro do disco de embreagem. Descansar o

pé no pedal faz com que a pressão do platô no disco é diminuída possibilitando assim

o deslizamento do disco em relação ao platô.

• Evite segurar o carro em uma ladeira com a embreagem, pois este hábito causa o

desgaste prematuro do disco. Ao invés de usar a embreagem utilize o freio.

• Evite ultrapassar a carga máxima indicada pelo fabricante, pois isto sobrecarrega o

conjunto de embreagem desgastando-o prematuramente.

• Evite acelerar bruscamente, pois a embreagem irá deslizar e desgastar mais do que o

normal.

• Não saia com o veículo em segunda marcha, pois isto sobrecarrega o conjunto de

embreagem.

• Evite reduções abruptas de velocidades, freando ou desacelerando subitamente o

motor.

39

Este item não pode ser comparado entre os dois modelos populares, pois não é

resultado de influência direta do projeto e sim do uso pelo cliente. Neste caso apesar de

existirem mais Palio no mercado do que Corsa devemos admitir que na média ponderada este

item tenha a mesma influência nos dois veículos, portanto este item pode ser desprezado para

este estudo.

7.1.2 QUANTIDADE, DISPONIBILIDADE E CUSTO DE PEÇA SOBRESSALENTE NO MERCADO

O mercado de autopeças exerce uma grande influência nos custos de manutenção, pois

em média correspondem a 70% do valor final da manutenção. No mercado de peças

sobressalentes para embreagens a quantidade não tem importância, pois é padrão a venda de

kits completos de reposição que contém um disco, um platô e um colar de embreagem.

Com respeito à disponibilidade foi verificada nas principais revendedoras de peças a

existência em estoque do kit de embreagem para os modelos populares. O estudo foi feito nas

lojas o Baratão, O Varejão e na concessionária Fiat Americar. Como era esperado na

concessionária Fiat só havia o kit de embreagem do Palio devido à fidelidade a montadora, já

nas outras lojas de autopeças foi encontrado em estoque kit de embreagem tanto para o Palio

ano 2005 e 2006 quanto para o Corsa. Devido ao resultado da pesquisa podemos verificar que

este fator não exerce influência no estudo, portanto pode ser desprezado para este estudo.

O custo da peça sobressalente pode ser retirada através do estudo mencionado. O

Monza sendo representante de outra categoria influenciou para a retirada deste estudo

específico, restando assim, o Palio ano 2005 e 2006 e o Corsa. Com base na tabela abaixo

podemos perceber que o custo do kit de reposição do Palio é superior ao kit de reposição do

Corsa ambos da mesma marca LUK que é fornecedor de ambos os veículos.

Palio CorsaKit de Embreagem R$ 254,50 R$ 195,40

Tabela 6: Custo do Kit de Embreagem

40

7.1.3 QUANTIDADE, DISPONIBILIDADE, EXCLUSIVIDADE E CUSTO DE FERRAMENTAS REQUERIDAS

Quantidade, disponibilidade, exclusividade e custo das ferramentas são de extrema

importância para a manutenção. A quantidade, exclusividade e custo de ferramentas

necessárias afeta diretamente no custo da manutenção, já a disponibilidade afeta o tempo

requerido par a manutenção.

Para a melhor visualização dos requisitos de ferramentas e o impacto delas na

Manutenibilidade foi elaborada a tabela

abaixo:

Ferramentas Palio Corsa Monza Custo

Exclusivo do

Veículo

Exclusivo para

reparo do conjunto

Jogo de chaves Biela Sim Sim Sim R$ 188,68 Não NãoJogo de chaves Compostas Sim Sim Sim R$ 149,41 Não NãoJogo de chaves Allen Sim Sim Sim R$ 79,23 Não NãoJogo de chaves Torx Sim Sim Sim R$ 60,31 Não NãoJogo de chaves de Fenda Sim Sim Sim R$ 48,44 Não NãoJogo de Soquetes Sim Sim Sim R$ 251,66 Não NãoEixo referência para alinhamento Sim Sim Não 0* Sim SimClips de Platô + Retrator de eixo primário Não Não Sim R$ 80,00 Sim Sim

Tabela 7: Análise do ferramental

*Custo considerado zero, pois geralmente é utilizado um eixo primário da caixa de marcha

usado que quebrou.

Podemos aferir que a quantidade de ferramentas requeridas para a manutenção é

similar e a maioria das ferramentas requeridas são ferramentas usuais de uma oficina. As duas

ferramentas requeridas especificamente para o veículo em manutenção são exatamente as

ferramentas específicas para o conjunto de embreagem. Nesta análise podemos verificar que o

Monza leva uma pequena penalidade referente ao custo de ferramenta, porém o custo é

pequeno e pode ser diluído no volume de veículos consertados.

41

7.1.4 CUSTO DE MÃO DE OBRA

O custo da mão de obra em média corresponde a 30% do valor da manutenção. O fator

que evidencia melhor o custo da mão de obra é o tempo gasto para a manutenção. Para tornar

este custo mensurável durante a pesquisa nas oficinas foi perguntado o tempo para a

manutenção da embreagem nos automóveis selecionados e o custo médio da hora trabalhada.

O custo médio da mão de obra em concessionárias é R$ 100,00 enquanto em oficinas o custo

médio é R$50,00, com base nisto foi adequado selecionar como parâmetro o custo das oficinas

que são as mais procuradas. O resultado desta pesquisa foi a tabela abaixo:

Veículo Tempo Requerido CustoPalio 240 minutos R$ 200,00Corsa 240 minutos R$ 200,00Monza 90 minutos R$ 75,00

Tabela 8: Custo de mão de obra

A tabela nos permite verificar que o Monza leva vantagem no tempo de manutenção o

que acarreta uma redução no custo da mão de obra. Vale ressaltar que isto é devido à

diferenciação na ergonomia de acesso ao conjunto de embreagem.

7.1.5 ROBUSTEZ DO EQUIPAMENTO

Para a medição da robustez da embreagem primeiramente foi descartada a embreagem

do Monza, pois não pertence a mesma categoria. Após esta decisão foram levantados os

diversos itens a serem considerados, sendo que alguns deles não puderam ser analisados

devido a falta de laboratório para algumas medições e verificações. Os principais itens a serem

verificados são:

• Dimensão do conjunto disco e platô

• Durabilidade do kit de embreagem

• Espessura da pastilha do disco

• Padrão das estrias

• Material das pastilhas do disco

• Material de atrito do platô e do volante

42

• Tensão da mola do platô

• Relação peso potência do carro

• Torque atuante na embreagem

Na pesquisa de campo puderam ser verificados alguns destes itens. Os itens verificados

foram compilados na tabela abaixo:

Palio CorsaDiâmetro externo do disco 170 mm 180 mmDiâmetro interno do disco 167,5 mm 177,5 mm

Padrão de estrias8 radiais + 1 circular 24 radiais

Espessura da pastilha do disco 2,7 mm 2,5 mmDurabilidade 40.000 Km 100.000 Km

Tabela 9: Dados de Robustez

Figura 32 - Disco de embreagem do Corsa

43

Figura 33 - Disco de embreagem do palio

Como foi visto na teoria esta embreagem a pressão constante tem torque diretamente

proporcional a uma relação entre os diâmetros internos seguindo a formula:

Com esta relação o torque que o Corsa pode transmitir é 6% maior do que o Palio.

Possibilitando assim um melhor desempenho da embreagem do Corsa.

Outro fator visível na planilha é o padrão de estrias que claramente esta influenciando a

favor do Corsa. O ultimo fator que pode ser observado nesta planilha é a espessura da pastilha

de atrito do disco que evidencia que o disco do Palio é mais espesso, podendo assim denotar

um disco com maior quantidade de material para ser desgastado.

Claramente os outros fatores que não puderam ser mensurados estão influenciando na

durabilidade da embreagem do Corsa, pois não foi encontrado um item mensurado que esteja

discrepante a ponto de justificar que a embreagem do mesmo dure 100.000 km enquanto que a

embreagem do Palio dure apenas 40.000 km.

44

7.1.6 ERGONOMIA PARA A MANUTENÇÃO DO EQUIPAMENTO

A ergonomia para manutenção afeta diretamente o tempo de manutenção e

conseqüentemente afeta o custo. Em relação aos carros estudados o Palio e o Corsa

obtiveram resultados muito similares, portanto a influencia da ergonomia na manutenção só

pode ser evidenciada quando o Palio foi comparado com o Monza. Para analisar este item

resolvemos adotar um métrico para a comparação. A ergonomia afeta diretamente no tempo de

execução e conseqüente mente na mão de obra. Com isto pode ser revisitada a tabela de

custos de mão de obra para melhor visualizar este item.

Veículo Tempo Requerido CustoPalio 240 minutos R$ 200,00Corsa 240 minutos R$ 200,00Monza 90 minutos R$ 75,00

Tabela 10: Custo de mão de obra

O fator preponderante neste item foi a forma de acesso ao conjunto de embreagem. No

caso do Palio e do Corsa é necessário retirar a caixa de marcha para ter acesso e para isto é

necessário retirar diversos outros conjuntos que são posicionados junto à caixa de marcha,

acarretando um maior tempo de serviço. No caso do Monza como existe um janela para

manutenção da embreagem o acesso é facilitado e não é necessário a retirada da caixa de

marcha e com isto também não se faz necessária a retirada de conjuntos posicionados junto à

caixa de marcha. Esta simples mudança de conceito reduziu de 240 minutos para 90 minutos

que representa 37,5% do tempo requerido para o Palio.

7.2 PONDERAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS

Para contabilizar e verificar os resultados foi elaborada um tabela que contabiliza os

resultados.

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Palio Corsa MonzaPeso Nota Resultado Nota Resultado Nota Resultado

Forma de uso do equipamento 0,25 7 1,75 7 1,75 7 1,75Quantidade de peça sobressalente no mercado 1 10 10 10 10 10 10Disponibilidade de peça sobressalente no mercado 1 10 10 10 10 10 10Custo de peça sobressalente no mercado 1,5 5 7,5 8 12 8 12Quantidade de ferramentas requeridas 1 6 6 6 6 5 5Disponibilidade de ferramenta no mercado 0,5 8 4 8 4 6 3Exclusividade de ferramenta 0,25 7 1,75 7 1,75 6 1,5Custo de ferramentas requeridas 0,5 8 4 8 4 6 3Custo da mão de obra 1 5 5 5 5 8 8Robustez do equipamento 1,5 4 6 8,5 12,75 8,5 12,75Ergonomia para a manutenção do equipamento 1,5 4 6 4 6 8 12

NOTAS FINAIS 5,64 6,66 7,18 Tabela 11: Análise final

Com base na tabela acima podemos verificar que o veículo que teve a pior nota foi

exatamente o Palio, pois ele teve a pior nota em quase todos o requisitos, sendo melhor

apenas em ferramental. O Corsa por sua vez foi bom em alguns itens e foi tão ruim quanto o

Palio com relação à ergonomia e custo da mão de obra. Já o Monza foi muito bom em relação

a custo de mão de obra e robustez, mas foi muito ruim em relação a ferramental.

Ao analisar estes dado pode-se verificar que a melhor situação para a Manutenibilidade

é realmente o modelo utilizado pelo Monza, porém é necessário evidenciar que o projeto do

conjunto de embreagem do Monza é mais custoso devido a sua maior complexidade, portanto

é necessário evidenciar que o modelo utilizado pelo Corsa é similar ao do Palio alterando

apenas o dimensional conseqüentemente seria um modelo mais fácil de ser empregado e não

elevaria demasiadamente os custos do projeto.

46

8-CUSTO BRASIL

Para a confecção deste métrico foi encontrada a população de veículos fabricados em

2005 e 2006 no qual o Palio estudado está situado. A frota fabricada no Brasil no período era

de 5,7 milhões de veículos. Neste período a FIAT tenha uma fatia de mercado de

aproximadamente 25% como pode ser averiguado nesta tabela publicada pela ABRAC:

Tabela 12: Fatia do mercado em 2006

Com base nesta tabela é razoável afirmar que dos 25% de fatia de mercado da FIAT no

Brasil 13% são referentes ao Palio e os outros 12% referentes aos outros carros da montadora.

Com base neste raciocínio fizemos um paralelo de gasto por quilômetro comparando o Palio

com o Corsa.

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DurabilidadePreço das

peçasPreço Mão

de obraPreço por

kmPalio 40.000 km R$ 254,50 R$ 200,00 0,011363Corsa 100.000 km R$ 195,40 R$ 200,00 0,003954

Tabela 13: Preço por quilômetro

Como pode ser observado o Corsa é significativamente mais barato. Se o

redimensionamento do Palio fosse adotado isto poderia render diminuição de custos ao

brasileiro.

Ao analisar a premissa que o Palio era 13% de 5,7 milhões teremos 741 mil Pálios tendo

custos de reparo de embreagem totalizando R$ 84,2 mil por quilômetro rodado. Caso fosse

adotado o dimensionamento do Corsa na mesma população os custos com o reparo de

embreagem totalizariam R$ 2,93 mil por quilômetro rodado. Esta mudança no projeto reduziria

os custos com embreagem em 96,5%, ou seja, o brasileiro deixaria de gastar R$ 81,27 mil em

manutenção de embreagem.

48

9- CONCLUSÃO

Durante a execução deste trabalho ficou claro a enorme importância e a grande

negligencia com que é tratada a manutenibilidade pelos engenheiros de uma forma geral.

Conforme visto no comparativo, uma simples mudança de modelo do sistema de embreagem

se traduziu em um grande incremento na nota de manutenibilidade, portanto a negligencia por

parte do fabricante não foi motivada pelo necessidade da diminuição do custo de fabricação

ficando a duvida da motivação da adoção deste modelo de embreagem. Com relação ao custo

Brasil, notamos o grande impacto de problemas de projeto com relação a manutenibilidade na

economia do pais e a obrigação do engenheiro em promover melhorias neste fator.

O desfecho mais importante deste trabalho, no nosso entendimento, foi notarmos a

necessidade da criação de um “índice de manutenibilidade”. Este índice forneceria um novo e

útil parâmetro de escolha ao consumidor (tal como o selo PROCEL para consumo elétrico) e

obrigaria os fabricantes e engenheiros a dar a devida ênfase a este fator em seus projetos.

Fica a sugestão para a elaboração deste índice levando em conta os diversos fatores da

manutenibilidade (inclusive aqueles não abordados neste trabalho como tempo de dignostico e

disponibilidade de peças de reposição) por parte da comunidade acadêmica, órgãos de defesa

do consumidor ou entidades ligadas a regulamentação da engenharia.

49

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