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Manoela Theodorovitz dos Santos PROPOSTA DE MELHORIA PARA O PROCESSO DE CONCRETAGEM DE FUNDAÇÕES EM OBRAS DE USINAS EÓLICAS, COM BASE NA ABORDAGEM LEAN Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do título em Engenharia Civil com habilitação em Engenharia de Produção. Orientador: Prof. Dr. Diego de Castro Fettermann Corientador: Prof. Dr. Fernando Antonio Forcellini Florianópolis 2018 Manoela Theodorovitz dos Santos PROPOSTA DE MELHORIA PARA O PROCESSO DE CONCRETAGEM DE FUNDAÇÕES EM OBRAS DE USINA EÓLICA, COM BASE NA ABORDAGEM LEAN Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado e aprovado, em sua forma final, pelo Curso de Graduação em Engenharia de Produção Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 29 de junho de 2018. ________________________ Prof.ª Marina Bouzon, Dr.ª Coordenadora dos Cursos de Graduação em Engenharia de Produção Banca Examinadora: ________________________ Prof. Diego de Castro Fettermann, Dr. Orientador Universidade Federal de Santa Catarina ________________________ Prof. Fernando Antonio Forcellini, Dr. Corientador Universidade Federal de Santa Catarina ________________________ Prof. Glauco Garcia Martins Pereira da Silva, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina Este trabalho é dedicado aos meus pais, Giórgia e Alexandre, por todo o amor, carinho e educação que sempre me deram. Dedico também a minha irmã Catarina e ao meu namorado André, que sempre me apoiaram e me deram forças. Por fim, dedico também aos meus bons amigos que encontrei ao longo da jornada na faculdade e aos meus orientadores pelo auxílio e apoio na realização desse trabalho. AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer as pessoas que participaram na execução deste trabalho. Primeiramente gostaria de agradecer ao meu pai, que me ensina e divide seus pensamentos comigo. Obrigada por compartilhar comigo suas ideias e por me fazer acreditar e admirar o seu jeito de entender a vida: “ciência e educação para melhorar o mundo”. Obrigada a todo o pessoal da empresa em que faço estágio, pelos ensinamentos e pelas amizades. Gostaria de agradecer em especial ao Marcos Pinho, incentivador do tema do trabalho, que sempre esteve disposto a me ensinar. Agradecimentos especiais ao Francisco Bittencourt e ao Luiz Tiscoski, por sempre guardarem um tempinho do dia de vocês para me explicar e compartilhar seus conhecimentos e experiências comigo. Graças ao apoio de vocês eu tive a oportunidade de ir ver de perto a execução do complexo eólico estudado. Sou muito grata por tudo isso. Gostaria de agradecer também ao pessoal envolvido na execução da obra, por dividirem suas experiências e esclarecerem todas as minhas dúvidas. Foi um grande prazer conhecer vocês. Por fim, gostaria de agradecer aos meus professores orientadores, Forcellini e Diego, por todo o apoio que me deram na execução deste trabalho. Obrigada por dividirem comigo seus conhecimentos. Agradeço a todos vocês por contribuíram não somente para a execução deste trabalho, mas também para o meu aperfeiçoamento profissional. Vocês fazem parte da minha trajetória. Um muito obrigada a todos vocês! RESUMO O trabalho é realizado em uma empresa no ramo da construção civil pesada, responsável pela construção de um complexo eólico na Bahia, composto por 144 aerogeradores, divididos em dezoito parques eólicos. O seu foco de atenção está centrado nas atividades do processo de concretagem das fundações dos aerogeradores, uma vez que o desempenho atual deste processo possui estado insatisfatório para a empresa analisada. A quantidade de concreto envolvido, os seus suprimentos, o sistema de transporte e os processos envolvidos na execução das fundações afetam a eficiência desse sistema de produção civil. Tendo em vista a quantidade significativa de materiais e a descrição dos fluxos de materiais e de informações envolvidos, busca-se, neste trabalho, identificar evidências de desperdícios e oportunidades de melhorias, através da Abordagem Lean, para que se possa propor uma coleção de recomendações técnicas de melhoria no desempenho do processo estudado. Para isto é utilizado o método de Mapeamento de Fluxo de Valor para identificar a Cadeia de Valor do processo de concretagem das fundações do complexo eólico em estudo. As melhorias propostas dizem respeito à redução de volume de concreto realizado na obra e a redução de tempos de espera entre os processos que estão nesta cadeia de valor. Além disso, elas atuam na redução de tempo médio de estoque dos principais insumos que compõem o concreto e também nos fluxos de materiais e informações nos processos. Palavras-chave: Mapeamento de Fluxo de Valor; Concretagem de fundações dos aerogeradores; Complexo Eólico. ABSTRACT The presented work was performed at a construction firm that is responsible for a wind power complex installation on Bahia state, Brazil. This wind power complex is composed by 144 wind power subsystems, divided into 18 eolic parks. The focus of this work is centered at the activities related to the reinforced concrete production, handling and transporting that are necessary to materialize the wind power systems foundations. The quantities involved at concrete production, its supplying management for several materials, together with transportations' subsystems, in which are all related with the execution process of that wind power foundations, affect the global efficiency for this civil production system. With this features, this work takes a set of wasting’s evidence realized at the operational field of the involved civil activities, that are inside of the construction process cotidian context, and mapped them. The mappings were practiced using a Value's Flow Mapping methodology, under a Lean Approaching. Once applied, the referred methodology enabled their practitioners to observe a set of opportunities for making adequate adjustments and for promoting certain improvements on the subsystems’ performance. This was possible because the mapped civil activities were inserted into the built flow’s value chain and taken under observation. So, it was realized that there was wasting times occurring between each existent processes in that chain. The set of proposed improvements can be described as a significant reduction of total reinforced concrete volume that is used in the foundations building process. Another relevant improvement that was achieved is represented by the fact that the waiting times for the processes localized at the modeled flow’s value chain was reduced significantly, too. Keywords: Value's Flow Mapping; Wind Power Systems Concrete Foundations; Wind Farm LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Conjunto Aeogerador e Fundação ....................................... 26 Figura 2 – Metodologia empregada no TCC ........................................ 29 Figura 3 – Etapas da Pesquisa-Ação e Ciclos PDCA’s ........................ 31 Figura 4 – Configuração de uma Parque Eólico ................................... 34 Figura 5 – Configuração de uma Parque Eólico ................................... 35 Figura 6 – Esquemática geral de funcionamento de um aerogerador .... 36 Figura 7 – Fundação direta: Sapata ...................................................... 38 Figura 8 – Fundação direta: Sapata ......................................................39 Figura 9 – Plataformas e Acessos Parque Eólico ................................. 42 Figura 10 – Conjunto Fundação-Aerogerador ...................................... 43 Figura 11 – Principais Instalações Canteiro de Obras .......................... 44 Figura 12 – Instalações da Central de Concreto ................................... 45 Figura 13 – Lean Thinking como a decodificação do Método Científico ............................................................................................................ 48 Figura 14 – Modelo para condução de uma revisão bibliográfica sistematizada ....................................................................................... 51 Figura 15 – Resultados obtidos para a busca sistematizada de dez palavras chaves associadas ao título do presente trabalho .................... 51 Figura 16 – Mapeamento de Fluxo de Valor e os princípios do Lean Thinking .............................................................................................. 55 Figura 17 – Localização do Complexo Eólico de Umburanas .............. 56 Figura 18 – Mapa do Complexo Eólico de Umburanas ........................ 58 Figura 19 – Canteiro Principal do Complexo Eólico ............................ 59 Figura 20 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ........... 61 Figura 21 – Concretagem de Regularização ......................................... 63 Figura 22 – Configuração da Fundação ............................................... 65 Figura 23 – Concretagem da Fundação ................................................ 66 Figura 24 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ........... 68 Figura 25 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ........... 69 Figura 26 – Fluxo Total de Valor ......................................................... 70 Figura 27 – Etapas Mapeamento .......................................................... 73 Figura 28 – Demanda diária de fundação ............................................. 74 Figura 29 – Demanda diária de Regula ................................................ 75 Figura 30 – Atividades de execução da concretagem ........................... 77 Figura 31 – Execução da concretagem da Regularização e da Fundação ............................................................................................................ 78 Figura 32 – “Pare e Siga” no acesso do complexo eólico ..................... 79 Figura 33 – Produção de concreto em bateladas .................................. 80 Figura 34 – Área de produção do concreto: gelo, central de concreto e análise laboratorial ............................................................................... 81 Figura 35 – Áreas de Armazenagem..................................................... 83 Figura 36 – O Mapa do Estado Atual para o Processo de Concretagem das Fundações ...................................................................................... 86 Figura 37 – O Mapa do Estado Atual para o Processo de Concretagem das Regularizações da Base .................................................................. 87 Figura 38 – Desperdícios associados a movimentação e manobras de caminhões na área de produção de concreto. ........................................ 97 Figura 39 – Layout do estado atual ....................................................... 98 Figura 40 – Espaçamentos maiores entre forma e armadura ............... 106 Figura 41 – Irregularidades e rugosidades presentes no solo da regularização e extravasamento lateral. .............................................. 106 Figura 42 – Elementos da geometria da base. ..................................... 108 Figura 43 – Taxas de indução no aumento do volume. ....................... 109 Figura 44 – Gráfico de Pareto das Taxas de indução no aumento do volume. .............................................................................................. 109 Figura 45 – Ilustração da variação do volume da fundação por uma unidade de centímetro ........................................................................ 110 Figura 46 – Percentis medidas. ........................................................... 111 Figura 47 – Mapa do Estado Futuro ................................................... 115 Figura 48 – Proposta de Layout para o setor de produção . ................ 121 Figura 49 – Estrutura de dados vinculada à simulação realizada para verificar a exequibilidade das recomendações propostas para o Mapa Futuro ................................................................................................ 123 LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Princípios do Pensamento Enxuto ..................................... 46 Quadro 2 – Etapas do Mapeamento de Fluxo de Valor ........................ 49 Quadro 3 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ............ 59 Quadro 4 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ............ 62 Quadro 5 – Definição de Valor ............................................................ 71 Quadro 6 – Elementos da cadeia de valor ............................................ 71 Quadro 7 – Atividades de Execução da Concretagem .......................... 76 Quadro 8 – Providência 1 recomendada ............................................... 92 Quadro 9 – Providência 2 recomendada ............................................... 93 Quadro 10 – Providência 3 recomendada ............................................. 93 Quadro 11 – Providência 4 recomendada ............................................. 94 Quadro 12 – Providência 5 recomendada ............................................. 95 Quadro 13 – Providência 6 recomendada ............................................. 95 Quadro 14 – Providência 7 recomendada ............................................. 98 Quadro 15 – Providência 8 recomendada ............................................. 99 Quadro 16 – Providência 9 recomendada ........................................... 100 Quadro 17 – Providência 10 recomendada ......................................... 102 Quadro 18 – Providência 11 recomendada ......................................... 103 Quadro 19 - Providência 12 recomendada ......................................... 107 Quadro 20– Efeitos esperados no mapa do estado futuro ................... 114 Quadro 21– Efeitos esperados e ações recomendadas para atingir o mapa do estado futuro ................................................................................. 125 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Quantidade Principais dos Complexo Eólico ...................... 57 Tabela 2 – Insumos .............................................................................. 84 Tabela 3 – Quantidades para Compra do Cimento ............................... 85 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ............................................................................... 25 1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO ............................................................. 25 1.2. CARACTERIZAÇÃO DA PROBLEMÁTICA ............................ 27 1.3. OBJETIVOS ................................................................................. 27 1.3.1. Objetivo Geral ........................................................................... 27 1.3.2. Objetivos Específicos ................................................................. 28 1.4. MÉTODOS ADOTADOS ............................................................ 28 1.5. RESULTADOS ESPERADOS ..................................................... 32 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .................................................. 33 2.1. PARQUES EÓLICOS .................................................................. 33 2.1.1. Aerogeradores ............................................................................ 35 2.1.2. Fundações dos Aerogeradores .................................................. 38 2.1.3. Aspectos Construtivos dos Parques Eólicos............................ 40 2.1.3.1. Acessos e Platafomas .............................................................. 41 2.1.3.2. Fundações dos Aerogeradores ................................................. 42 2.1.3.3. Canteiro de Obras ................................................................... 44 2.1.3.4. Central de Concreto ................................................................ 44 2.2. ABORDAGEM LEAN ................................................................. 45 2.2.1. Lean Thinking ........................................................................... 46 2.2.1.1. Especificar Valor .................................................................... 47 2.2.1.2. Identificar a Cadeia de Valor .................................................. 47 2.2.1.3. Implantar fluxo contínuo ......................................................... 47 2.2.1.4. Puxar a produção .................................................................... 48 2.2.1.5. Buscar a perfeição ................................................................... 48 2.2.2. Mapeamento de Fluxo de Valor ............................................... 49 2.3. OUTROS TRABALHOS SOBRE O MESMO TEMA ................. 50 3. PESQUISA-AÇÃO .......................................................................... 55 3.1. ETAPA DE PREPARAÇÃO ........................................................ 56 3.1.1. Contextualização da Obra Estudada ....................................... 56 3.1.2. Atividades de Execução de Acessos e Plataformas ................. 59 3.1.3. Atividades de Execução das Fundações ................................... 62 3.1.4. Definição da Cadeia de Valor que será mapeada ................... 70 3.2. ETAPA DO ESTADO ATUAL .................................................... 73 3.2.1. Demanda do cliente ................................................................... 74 3.2.2. Execução da concretagem ......................................................... 75 3.2.3. Transporte ................................................................................. 78 3.2.4. Produção de Concreto ............................................................... 80 3.2.4.1. Carregamento de Gelo ............................................................ 81 3.2.4.2. Carregamento na Central ......................................................... 82 3.2.4.3. Análise Laboratorial ............................................................... 82 3.2.5. Armazenagem ............................................................................ 83 3.2.6. Suprimentos de insumos para produção de concreto ............ 84 3.2.7. O Mapa do Estado Atual .......................................................... 86 3.3. ETAPA DE ANÁLISE DO FLUXO DE VALOR ........................ 91 3.3.1. Suprimentos no Mapa do estado Atual ................................... 92 3.3.2. Armazenagem no Mapa do estado Atual ................................ 94 3.3.3. Produção no Mapa do estado Atual ........................................ 96 3.3.3.1. Triângulos que antecedem o Processo de Carregamento de Gelo ............................................................................................................ 96 3.3.3.2. Triângulos que antecedem o Processo de Produção do Concreto ............................................................................................................ 99 3.3.3.3. Sobre os Triângulos que antecedem o Processo de Análise Laboratorial ....................................................................................... 101 3.3.4. Transporte no Mapa do estado Atual .................................... 101 3.3.5. Concretagem no Mapa do estado Atual ................................ 103 3.3.5.1. Aspecto relevante associado ao Volume de Concreto ........... 105 3.4. ESTADO FUTURO ................................................................... 114 3.4.1. Justificativa para a adoção das melhorias propostas no Mapa Futuro ................................................................................................ 122 3.5. PLANO DE AÇÃO .................................................................... 124 4. CONCLUSÃO ............................................................................... 129 REFERÊNCIAS ................................................................................ 131 ANEXO A – PLANILHA DE SIMULAÇÃO DE TEMPOS PARA EXECUÇÃO DE UMA FUNDAÇÃO – ESTADO FUTURO ....... 135 APÊNDICE A – ANÁLISE DIFERENCIAL DO VOLUME ADICIONAL DE CONCRETO INDUZIDO POR AUMENTO NA GEOMETRIA ................................................................................... 139 25 1. INTRODUÇÃO Este capítulo apresenta uma breve contextualização sobre o tema e a problemática que motivou a pesquisa, assim como os objetivos e a metodologia utilizada. Por fim, são mostrados os resultados esperados. 1.1. CONTEXTUALIZAÇÃO O interesse na utilização de fontes renováveis para a geração de energia elétrica tem aumentado nos últimos anos, fortemente impulsionado pela necessidade de buscar alternativas que reduzam o uso de combustíveis fósseis, os quais possuem alto custo e emitem gases poluentes. As usinas eólicas são uma das fontes alternativas de energia que têm crescido significativamente nas últimas décadas (EPE, 2018). No Brasil, há um grande potencial do recurso eólico, o que desperta o interesse de vários fabricantes e representantes dos principais países envolvidos com essa tecnologia (PNE-2030, 2007). Conforme a ABEEolica (2018), o Brasil encerrou o ano de 2017 com 503 parques eólicos, com uma capacidade total instalada de 12,76 GW. Considerando as potencialidades naturais do Brasil, a intensidade da demanda crescente no tempo, e o custo da geração de energia eólica que tem caído rapidamente, sinaliza-se grandes perspectivas de expansão da energia eólica no país (PNE-2030, 2007). De acordo com o PDE-2026 (2017), é prevista uma expansão eólica para o ano de 2026 de 18,4 GW adicionais à potência já instalada. Em termos gerais, os Parques Eólicos são formados por conjuntos de aerogeradores individuais, que fazem a transformação da energia contida nas massas de ar em movimento (vento) em energia elétrica. Esses aerogerados são ligados à uma rede de transmissão de energia elétrica. Para a construção de um Parque Eólico, de um modo geral, são necessárias obras civis relacionadas à terraplenagem, pavimentação de acessos e construção de fundações, além da construção de linhas de transmissão, subestação e montagem eletromecânica dos aerogeradores. Os aerogeradores são formados por diversos componentes, como: torre, rotor e nacele, conforme ilustrado na Figura 1. Para o suporte dos aerogeradores eólicos são utilizadas as fundações de concreto armado. 26 Figura 1 – Conjunto Aeogerador e Fundação Fonte: Adaptado de ABDI (2014). As fundações dos aerogeradores constituem um elemento fundamental das torres eólicas, pois são responsáveis por suportar os aerogeradores e transmitir ao solo os esforços induzidos pela força do vento, pelo peso da estrutura, e por outras ações que podem estar sendo envolvidas (MELO, 2014). A concretagem das fundações é uma etapa de grande importância. Os diâmetros das fundações, que tipicamente variam de 16 a 25 metros, compõem uma parcela significativa do custo da obra civil por aerogerador instalado (MELO, 2014). Como esses parques são compostos por centenas de aerogeradores, isto é, por centenas de fundações, o custo total com a concretagem das fundações assume, na escala, relevância significativa. Esse aspecto tem relação direta com as medidas de performance das organizações envolvidas e elaboração de suas estratégias organizacionais. Considerando estas perspectivas e sua relevância, o trabalho atual pretende analisar o processo de concretagem de um Complexo Eólico localizadono estado da Bahia, para uma empresa do ramo de construção 27 civil localizada em Florianópolis. O foco nas atividades relacionadas ao processo de concretagem das fundações é motivado pela problemática de desempenho insatisfatório devido à utilização de volume de concreto adicional em relação ao volume projetado. 1.2. CARACTERIZAÇÃO DA PROBLEMÁTICA A empresa estudada é uma Sociedade Anônima de capital fechado que se localiza no estado de Santa Catarina, nos municípios de Concórdia e Florianópolis. A empresa foi criada em 1982 e atualmente atua em todo território nacional no ramo da indústria da construção civil pesada, com foco na execução de obras e terraplanagem em empreendimentos de geração de energia hidrelétrica, solar e eólica. Ela também realiza obras de arte especiais, edificações residenciais, comerciais e industriais. Atualmente, todos os seus contratos de execução de obras fazem referência ao tipo de empreendimento de geração de energia. Destes, estão em andamento três pequenas centrais hidrelétricas e duas usinas eólicas. Para a realização da presente Pesquisa-Ação, a diretoria da empresa demonstrou a percepção de que o desempenho no processo de concretagem das fundações das usinas eólicas encontra-se insatisfatório. Essa percepção ocorre porque os consumos de concreto realizados para execução de obras desse tipo apresentam-se maiores do que a quantidade de concreto planejada. Este desvio foi constatado em várias obras executadas pela empresa e, considerando que o concreto é composto por elementos classificados como Nível A na curva ABC característica de custeio, o aumento no consumo de concreto representa um aspecto que efetivamente interfere na economia global da Empresa. A partir dessa estratégia econômica, decidiu-se que o processo de concretagem das fundações de usinas eólicas é foco de atenção para se obter a redução de custos operacionais e redução significativa dos desperdícios que por ventura possam estar ocorrendo durante a execução dos contratos. 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo Geral Propor melhorias ao processo de concretagem das Fundações dos aerogeradores em obras do tipo de usinas eólicas, realizado pela Empresa estudada. 28 1.3.2. Objetivos Específicos · Definição da cadeia de valor que será mapeada; · Mapear o processo de concretagem das Fundações dos aerogeradores em Usinas Eólicas (estado atual); · Identificar os elementos do processo estudado que estão diretamente associados à agregação de valor; · Identificar os elementos do processo que podem ser vistos como elementos de desperdícios; · Propor uma condição-alvo e factível (estado futuro) que agrega valor ao processo e elimina desperdícios do estado atual; · Elaborar um plano de ação para o processo de implementação das rotinas descritas pela condição-alvo; · Avaliar a solução proposta, no que diz respeito a problemática caracterizada 1.4. MÉTODOS ADOTADOS A abordagem metodológica utilizada é a de Pesquisa-Ação, através da realização de um estudo de campo planejado com a associação de uma resolução de um problema, por meio da co-participação dos envolvidos neste trabalho. A metodologia utilizada é fundamentada pelos cinco elementos que constituem o Método Científico. Estes elementos, estão descritos na Figura 2Figura 1 e representam cinco importantes ciclos na execução deste trabalho. Para cada ciclo do método são destinados capítulos específicos para compor e apresentar os elementos textuais associados. 29 Figura 2 – Metodologia empregada no TCC Fonte: Autoria Própria (2018). O primeiro capítulo apresenta a introdução, contextualização e caracterização da problemática do tema abordado, bem como a identificação dos objetivos do trabalho e os procedimentos metodológicos utilizados. Ao final deste capítulo aponta-se os resultados esperados por meio do desenvolvimento do trabalho. O capítulo dois compreende o referencial teórico utilizado. Ele foi divido em três seções: as duas primeiras seções permitem a percepção de conceitos fundamentais no escopo deste trabalho, e é composta de duas partes conceituais relacionadas a: “Parques Eólicos”, e “Abordagem Lean”. Os referidos conceitos são amplos e são utilizados para fundamentar as decisões técnicas e científicas que norteiam a aplicação desse trabalho. As aplicações desses conceitos são necessárias para caracterizar as intervenções planejadas sobre o processo de concretagem que é objeto de análise em questão. A terceira seção, “Outros trabalhos”, faz referência ao levantamento de estudos já existentes na bibliografia com temas similares ao desse trabalho. O capítulo três apresenta a Pesquisa-Ação em si, que é campo de aplicação da Abordagem Lean, representada pelas etapas de Mapeamento de Fluxo de Valor, conforme embasado na Fundamentação Teórica. Essas etapas são resumidamente apresentadas a seguir. (i) Preparação: definição do valor e do que será mapeado; (ii) Estado Atual: elaboração de um mapa que permita o entendimento de como os processos acontecem atualmente 30 (condição atual do sistema). Este mapa apresentará o diagnóstico do processo. (iii) Análise de Fluxo de Valor: identificação do que agrega valor e do que não agrega valor (desperdícios) no processo analisado. Esta etapa identifica problemas e causas, para poder planejar a condição alvo. (iv) Estado Futuro: elaboração do mapa com a visão compartilhada das melhorias propostas (processo enxuto); (v) Plano de Ação: elaboração do plano de implementação do estado futuro. As etapas de “Preparação” e de “Estado Atual” compõem um ciclo PDCA que irão indicar a condição atual do processo analisado. Neste ciclo foram realizadas as seguintes atividades: Plan – elaboração de um plano de viagem à obra e de acompanhamento do processo de concretagem; Do – Foram realizadas as atividades planejadas de acompanhamento do processo de concretagem das fundações no complexo eólico estudado; Check – Checagem das informações levantadas, para verificar se estavam de acordo com a realidade da obra; Act – esta atividade é caracterizada pela confirmação das informações levantadas para agir (dar início) ao próximo ciclo. Sequencialmente são realizadas as etapas de “Análise de Fluxo de Valor” e de “Estado Futuro”, que indicam a condição alvo para o processo de concretagem por meio de um segundo ciclo PDCA. Este segundo ciclo é caracterizado pelas seguintes atividades: Plan – planejamento de uma análise de desperdícios e de “causa x efeito” no estado atual; Do – Foram realizadas as análises planejadas e incorporados procedimentos e kaizens de melhoria a fim de mitigar os desperdícios percebidos; Check – Checagem da proposta do mapa do estado futuro a fim de verificar se as propostas atuam efetivamente na mitigação dos desperdícios identificados; Act – caracterizado pela confirmação da proposta do mapa do estado futuro, de modo a dar início ao próximo ciclo. Por fim, realiza-se a etapa “Plano de Ação”, através de um terceiro ciclo PDCA, para apresentar o “como” buscar a condição alvo definida anteriormente. Neste ciclo foi realizada apenas a primeira atividade “plan”, onde foi feito um planejamento de ações para atingir a condição alvo. Essas ações de intervenção foram modeladas e planejadas, onde suas suas implementações e checagens, na forma de boas práticas, serão 31 realizadas posteriormente à elaboração desta Pesquisa-Ação, e ficarão sob responsabilidade da organização. A Figura 3 ilustra as etapas e suas relações com os ciclos PDCA que são desenvolvidas no presente trabalho. Figura 3 – Etapas da Pesquisa-Ação e Ciclos PDCA’s Fonte: Autoria Própria (2018). Por fim, o capítulo cinco apresenta as conclusões e considerações finais percebidas durante a consecução deste trabalho. Como característica marcante tem-se que o presente trabalhorepresentou uma efetiva oportunidade para confirmar a importância das boas práticas de Engenharia de Produção para a melhoria de processos quando aplicada em uma organização, independentemente de sua natureza organizativa. As propostas apresentadas neste trabalho podem ser utilizadas, além da obra em estudo, para outras obras de construção civil de parques eólicos, uma vez que esse tipo de obra apresenta um certo “padrão” de execução, onde suas etapas construtivas não possuem grandes variações de obra para obra. Além disso, a metodologia do mapeamento de fluxo de valor na construção civil utilizado neste trabalho, e suas adaptações nesse contexto, podem auxiliar o mapeamento de outros processos da construção civil. 32 1.5. RESULTADOS ESPERADOS Espera-se, ao final deste trabalho, melhorar o desempenho do processo de concretagem de fundações de obras de usinas eólicas, levando-o para um estado satisfatório para a Empresa analisada. Para tal, considera-se critérios importantes, como: custo, qualidade e agilidade. Além disso, pretende-se caracterizar a importância do uso da Abordagem Lean e de práticas da Engenharia de Produção para a resolução do problema analisado, e para a melhoria de processos como um todo. 33 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este capitulo é constituído por três partes principais. A primeira parte diz respeito a caracterização dos elementos que constituem os Parque Eólicos, numa perspectiva dada pela indústria da construção civil. Nesta perspectiva busca-se a caracterização desses elementos muito mais para entendimento das etapas da construção civil do Parque Eólico, do que para caracterizar aprofundadamente esses mesmos elementos sob outros aspectos significativos do parque eólico. A segunda parte deste capitulo diz respeito aos aspectos da Abordagem Lean, que estão relacionados aos processos construtivos do parque eólico. Estes aspectos serão utilizados para analisar os processos de concretagem das bases dos aerogeradores. Neste trabalho, as referências bibliográficas serão apresentadas para dar suporte a estes dois elementos: o “Parque Eólico”, descrito sob a perspectiva da indústria da construção civil, o qual será analisado segundo alguns preceitos teóricos e de boas práticas de engenharia associadas a “Abordagem Lean”. Com esses dois enfoques, busca-se caracterizar e descrever os vários processos cuja as atividades no canteiro de obra podem apresentar situações onde a oportunidade de mitigação de desperdícios é efetivamente percebida. Destas analises, surgem a necessidade de identificar processos que são realizados no cotidiano da obra e que podem induzir o aumento no volume adicionado de concreto. Por fim, a terceira parte dessa seção apresenta a pesquisa na literatura de “Outros trabalhos” como forma de justificar a importância do tema deste trabalho. 2.1. PARQUES EÓLICOS Um sistema eólico pode ser utilizado em três aplicações distintas: sistemas isolados, sistemas híbridos e sistemas interligados à rede. Os sistemas isolados utilizam aerogeradores de pequeno porte (capacidade de geração de até 10KW), e são utilizados para abastecer certas regiões, como as áreas rurais ou residências. Os sistemas isolados, em geral, utilizam alguma forma de armazenamento de energia. Este armazenamento pode ser feito através de baterias, para a energia elétrica, ou na forma de energia gravitacional, com a finalidade de armazenamento de água bombeada em reservatórios para posterior utilização (DUTRA, 2008). 34 Os sistemas híbridos são empregados geralmente em sistemas de médio a grande porte (composto por aerogerador de capacidade de geração de até 250 KW), destinados a atender um número maior de usuários. Os sistemas híbridos, desconectados da rede convencional, apresentam várias fontes de geração de energia como, por exemplo, turbinas eólicas, módulos fotovoltaicos, entre outras (DUTRA, 2008) Os sistemas interligados à rede são sistemas que utilizam um grande número de aerogeradores de grande porte (com capacidade de geração maior que 250 KW). Esses sistemas não necessitam de dispositivos de armazenamento, uma vez que toda a geração é entregue diretamente à rede elétrica, caracterizando-se como Parques Eólicos (DUTRA, 2008). Os Parques Eólicos, também denominados de Usinas Eólicas, são caracterizados por conjuntos de aerogeradores dispostos em uma mesma área, sendo ela terrestre ou marítima. Essa proximidade geográfica tem a vantagem econômica da diluição de custos, como para: arrendamento de área, construção de fundações, montagem dos aerogeradores, equipes de manutenção (SILVA, 2017). Quando vários parques eólicos se encontram localizados em suas proximidades, dá-se o nome de Complexo Eólico. A Figura 4 ilustra a configuração de um Parque Eólico. Figura 4 – Configuração de uma Parque Eólico Fonte: Adaptado de Bat ([s./d.]). 35 2.1.1. Aerogeradores Os aerogeradores são itens cruciais do sistema, representando geralmente mais de 60% do investimento de um parque eólico. Cada aerogerador trata-se de uma máquina de grande porte, composto por diversos componentes, com capacidades variando, atualmente, entre 1,5 e 3 MW (caso dos parques Onshore) (ABDI, 2014). Basicamente, os aerogeradores se diferenciam quanto a configuração do eixo do rotor, que pode ser vertical ou horizontal. Em parques eólicos, devido a maior eficiência, são utilizados aerogeradores com eixos horizontais. Os aerogeradores de eixo horizontal baseiam-se no princípio de funcionamento dos moinhos de vento. São constituídos por turbinas de uma a três pás com um perfil aerodinâmico, podendo atingir uma capacidade de geração de energia de até 5MW (em caso offshore) (FONTANET, 2012). Os principais aerogeradores, utilizados em escala, são compostos com rotor de eixo horizontal composto por três pás (ABDI, 2014). A Figura 5 ilustra os componentes básicos dos aerogeradores de eixo horizontal. Figura 5 – Configuração de uma Parque Eólico Fonte: Adaptado de ABDI (2014). 36 Os aerogeradores - e seus componentes - tem a função de realizar o aproveitamento da energia cinética contida nas massas de ar em circulação (vento), para a produção de energia elétrica. Pode-se dizer, de maneira geral, que o aproveitamento ocorre através de algumas etapas: a captação da energia cinética contida no vento; a conversão da energia cinética em energia mecânica; e a transformação da energia mecânica em energia elétrica propriamente dita, pelo gerador elétrico, ao final do processo (FALCÃO, 2006). A Figura 6 apresenta esta esquemática geral de funcionamento de um aerogerador. Figura 6 – Esquemática geral de funcionamento de um aerogerador Fonte: Adaptado de ABDI (2014). Essas etapas podem ser melhor entendidas através dos componentes do aerogerador (ABDI, 2014): (i) Rotor: O rotor compreende basicamente as pás e o cubo onde são fixadas. As pás são perfis aerodinâmicos, responsáveis pela interação direta com o vento, convertendo parte de sua energia cinética em trabalho mecânico. 37 (ii) Nacele: A nacele é a carcaça montada sobre a torre que contém uma série de componentes, como: eixo, gerador, caixa multiplicadora (quando utilizada), transformador. (iii) Eixo: é o responsável pelo acoplamento do cubo ao gerador fazendo a transferência da energia mecânica da turbina. É construído em aço ou liga metálica de alta resistência. (iv) A caixa de transmissão, que engloba a caixa multiplicadora, possui a finalidade de transmitir a energia mecânica entregue pelo eixo do rotor até a carga. É composta por eixos, mancais, engrenagens de transmissão e acoplamentos. O projeto tradicional de uma turbina eólica consiste em colocar a caixa de transmissão mecânica entre o rotor e o gerador, de forma a adaptar a baixa velocidade do rotor à velocidade de rotaçãomais elevada dos geradores convencionais. Entretanto, alguns geradores trabalham a rotações muito mais elevadas, necessitando a instalação de um sistema de multiplicação entre os eixos. (v) Gerador: O gerador transforma a energia mecânica de rotação em energia elétrica, podendo ser de diferentes tipos. Muitas tecnologias de gerador necessitam do uso de conversores de frequência, para controlar a onda de saída, constituindo-se de um retificador e um inversor. (vi) Transformador: tem a função de elevar a tensão de geração ao valor da rede elétrica à qual o aerogerador estará conectado. Este equipamento pode ser instalado no interior da nacele ou até mesmo externamente, acoplado a torre ou no chão. (vii) Torre: As torres são as estruturas responsáveis pela sustentação e posicionamento do conjunto rotor–nacele. As torres podem ser cônicas ou treliçadas construídas a partir de diferentes materiais (CUSTÓDIO, 2013). Além dos componentes estruturais, a torre possui uma série de componentes internos, tais como: escadas, elevadores, plataformas, suportes. 38 As maiores variações entre os aerogeradores de rotor horizontal podem ser encontradas nos naceles, os quais podem variar em termos de tamanho, formato, presença ou não de caixa multiplicadora, além de variação do tipo de gerador utilizado. 2.1.2. Fundações dos Aerogeradores As fundações dos aerogeradores são elementos construtivos que vão fazer a ligação entre o aerogerador e o solo. Estes elementos irão suportar assim todas as cargas estáticas – como o peso próprio das estruturas – e as dinâmicas – como as ações do vento sobre as torres e os sismos (GOVEIA, 2013). Neste sentido, as fundações dos aerogeradores constituem um elemento fundamental das estruturas que suportam, sendo responsáveis por transmitir todos os esforços e carregamentos envolvidos para o solo. (MELO, 2014). As fundações de aerogeradores possuem grandes dimensões, e compõem uma parcela significativa do custo de construção civil de um Parque Eólico. A escolha do tipo de fundação depende do local onde se pretende implementar o parque eólico (MELO, 2014). Para aerogeradores instalados em Parques Onshore, geralmente, são utilizados dois tipos de estruturas de fundações: fundações do tipo rasa, através do uso de sapatas; ou fundações profundas, com o uso de estacas (DNV/Riso, 2002). Nas fundações tipo sapatas a carga é transmitida unicamente pela base, o que caracteriza sua classificação como fundação direta, isto é, a carga é transmitida ao solo predominante pelas tensões distribuídas sob a base do elemento estrutural de fundação (CINTRA et al., 2011). A Figura 7 ilustra a fundação do tipo sapata. Figura 7 – Fundação direta: Sapata Fonte: Autoria Própria (2018). 39 Nas estacas, como ocorre transferência de carga para o maciço de solo por atrito lateral ao longo do fuste, tem-se uma fundação indireta. A carga resistida através do contato de sua área lateral com o solo recebe o nome de “resistência de fuste” ou de “atrito lateral”. Já a carga resistida pela base é conhecida por “resistência de ponta”. A combinação dessas duas resistências representa a carga total resistida por este elemento (CINTRA; AOKI, 2010). A Figura 8 ilustra a fundação do tipo profunda com o uso de estacas. Figura 8 – Fundação direta: Sapata Fonte: Autoria Própria (2018). As condições do solo no local de instalação das torres eólicas são determinantes para a escolha do tipo de fundação (SILVA, 2014). Quando a camada de solo próxima à superfície é resistente o suficiente, ou for encontrada rocha resistente a uma pequena profundidade, normalmente é preferível a utilização de fundação do tipo sapata (FARIA; NORONHA, 2013). Do contrário, quando a camada de solo próxima à superfície apresenta baixa resistência, tem-se a necessidade de transmitir as cargas para camadas mais profundas do solo, optando-se, portanto, pela fundação profunda com uso de estacas (FARIA; NORONHA, 2013). Segunda Silva (2014), para ambos os tipos de fundação é essencial o conhecimento da posição do nível de água no subsolo. Em razão à grande extensão da área de instalação de parques eólicos e devido a heterogeneidade dos terrenos, é recomendado que as fundações sejam avaliadas em grupos, ou individualmente (CÂMARA, 2016). A sondagem do terreno também deve seguir esse critério, sendo feita o mais próximo possível do local de instalação de cada torre. 40 Os blocos de fundações utilizadas em Aerogeradores são de concreto armado, com armaduras que devem seguir as especificações dos projetos de fundação. No Brasil, a segurança das fundações está sujeita à norma NBR-6122 (ABNT, 2010) que trata dos critérios e padrões para a investigação geotécnica, o projeto e a execução de fundações, e o desempenho e monitoramento das mesmas. De maneira complementar, as fabricantes de torres eólicas também apresentam especificações técnicas com diferentes critérios, os quais normalmente são mais restritivos do que os da NBR-6122. Essas especificações diferenciadas podem ser requisitadas em projetos executados no Brasil, desde que estas atendam inteiramente às condições da NBR-6122. (FARIA; NORONHA, 2013) 2.1.3. Aspectos Construtivos dos Parques Eólicos Para a implantação de um parque eólico, são necessárias execuções de algumas fases, como: (i) fase preliminar, que compreende as etapas de participações em leilões de contratação, elaboração de projetos civil e elétrico, análise da conexão com a rede, avaliação do rendimento energético, entre outras; (ii) fase de construção, que abrange as etapas de construção de obra civil, construção de obras elétricas, montagem eletromecânica e comissionamento do sistema, além de outras atividades necessárias para correta execução de todas essas etapas; (iii) serviços de operação e manutenção (ABDi, 2014; DUTRA, 2008). Os trabalhos de construção de obra civil consistem em uma série de atividades fundamentais que, sem elas, a construção de um parque eólico deixa de ser possível. Dentre estas atividades, pode-se destacar as seguintes: construção dos acessos e das plataformas de montagem, construção das fundações dos aerogeradores, construção do edifício de comando e subestação, construção dos edifícios de Operação e Manutenção (O&M). Para a execução destas atividades, são necessárias construções de estruturas de apoio, como o canteiro de obras e usina de concreto (PINHO, 2008). Além disso, ao final da construção deverá estar prevista a recuperação das áreas degradadas do local, de acordo com o E.I.A (estudo de impacto ambiental). 41 2.1.3.1. Acessos e Platafomas Os acessos nos Parques Eólicos são as vias utilizadas para a movimentação e ligação entre as plataformas dos aerogeradores. Essas plataformas são áreas de trabalho para a montagem dos aerogeradores, que devem possuir dimensões suficientes para as manobras de trabalho dos equipamentos que irão instalar os aerogeradores no parque eólico. Posteriormente à construção do parque eólico, os acessos e plataformas também são utilizados para serviços de operações e manutenção (PINHO, 2008). Para a execução dos acessos e plataformas, inicialmente são realizadas as atividades de supressão vegetal e remoção da camada orgânica superficial, que incluem o carregamento, a movimentação, o descarregamento e o depósito do material removido dos acessos. Com os acessos abertos, são realizados os serviços de terraplenagem, através de escavações e aterros, necessários para a criação da infa-estrutura viária requerida (PINHO, 2008). As camadas de sub-base para a pavimentação deverão ser realizadas conforme o projeto, que geralmente seguem requisitos técnicos das montadoras dos aerogeradores que utilizarão os acessos e plataformas para a movimentação e montagem dos aerogeradores (PINHO, 2008). Ao longo dos acessosé necessário ainda realizar a execução de sistemas de drenagem, tanto transversal, através de passagens hidráulicas que dão continuidade às linhas de água existentes; e longitudinal, através de valetas que conduzem as águas da plataforma da via e dos taludes adjacentes para as linhas de água respectivas (SILVA, 2014). Esses sistemas de drenagem são necessários para evitar o acúmulo e a penetração das águas no corpo dos acessos e plataformas, e afastá-las através de dispositivos drenantes apropriados para locais previamente determinados (GEOCONSULT, 2015). A Figura 9 ilustra os acessos e plataformas de um parque eólico. 42 Figura 9 – Plataformas e Acessos Parque Eólico Fonte: Adaptado de AGUIAR (2015). 2.1.3.2. Fundações dos Aerogeradores As fundações dos aerogeradores, conforme já mencionado, são responsáveis por suportar as torres eólicas e transmitir ao solo todos os esforços envolvidos (MELO, 2014). Conforme Pinho (2008), para execução de uma fundação eólica, algumas etapas deverão ser realizadas: (i) Sondagens: A execução das sondagens é necessária para a caracterização da natureza dos solos, importantes para se verificar o tipo de fundação a ser utilizada e a maneira que será feita a escavação; (ii) Escavação: Necessárias para abertura do local que serão construídas as fundações, em terrenos ou rocha de qualquer natureza, com remoção do solo, drenagem e todos os trabalhos complementares necessários para a escavação no nível de projeto; (iii) Concretagem de Regularização : Para regularizar o terreno em que será construída a fundação, deve-se lançar no solo uma camada de concreto magro, com espessura conforme definida em projeto; 43 (iv) Armação: Instalação das armaduras e dos seus sistemas de ancoragem, conforme especificado em projeto, para armar a fundação, que é construída em concreto armado; (v) Inserção das tubulações: Colocação das tubulações que farão a passagem dos cabos elétricos dos aerogeradores; (vi) Cofragem: Instalação das formas para concretagem estrutural da base; (vii) Concretagem estrutural: Lançamento de concreto com resistência estrutural aplicado nas fundações das torres. (viii) Cura e descofragem: Espera pelo tempo de cura do concreto e posterior desmontagem das formas de concreto. A concretagem das fundações é uma etapa de grande importância na execução de fundações de aerogeradores. Os diâmetros das fundações variam tipicamente de 16 a 25 m, gerando um grande volume de concreto por fundação construída (MELO, 2014). Nesse sentido, as concretagens das fundações compõem uma parcela significativa do custo da construção civil por aerogerador instalado (MELO, 2014). Como esses parques são compostos por vários aerogeradores – e por várias fundações - o custo total com a concretagem das fundações assume, na escala, significativa relevância no custo total de uma obra civil de um parque eólico. A Figura 10 ilustra o esquema de conjunto fundação-aerogerador conectados entre si. Figura 10 – Conjunto Fundação-Aerogerador Fonte: Adaptado de ABDI (2014). 44 2.1.3.3. Canteiro de Obras O canteiro de obras são instalações de apoio, que tem como objetivo proporcionar a infraestrutura necessária para a produção da obra. O canteiro de obras, e sua organização e arranjo, influem diretamente na eficiência da obra, uma vez que estes devem disponibilizar os recursos para a produção da obra no momento necessário para sua utilização (GEOCONSULT, 2015). Os canteiros são constituídos por instalações administrativas e industriais temporárias. Apesar dessas instalações variarem de obra para obra, pode-se destacar algumas instalações que geralmente estão presentes no canteiro de obra, conforme apresentadas na Figura 11. Figura 11 – Principais Instalações Canteiro de Obras Fonte: GEOCONSULT, (2015). 2.1.3.4. Central de Concreto Central de Concreto, também denominada de Usina de concreto, é uma instalação industrial de extrema importância para a construção de um Parque Eólico. A Central de Concreto é responsável pela preparação e produção de concreto e, como já citado anteriormente, há um grande volume de concreto a ser produzido para a execução dos blocos de fundações do aerogeraodores, representando um custo significativo para a construção destes Parques. 45 O tamanho da central de concreto é dimensionado conforme número de betoneiras previsto em função do serviço demandado (GEOCONSULT, 2015). A central de concreto, geralmente, possui as seguintes instalações, destacadas na Figura 12. Figura 12 – Instalações da Central de Concreto Fonte: Adaptado de GEOCONSULT, (2015). 2.2. ABORDAGEM LEAN Em um cenário de mudanças econômicas, onde as restrições de mercado exigiam menor quantidade e maior variedade, o Sistema Toyota de Produção surgiu no Japão a fim de mostrar sua capacidade de flexibilizar a produção, atendendo as necessidades pontuais do mercado. Neste momento, a Toyota revelou a utilização de elementos inovadores que romperiam com algumas das mais básicas premissas de gerenciamento de produção na época (PASA, 2004). As práticas do Sistema Toyota de Produção ficaram conhecidos como sinônimo do termo “Manufatura Enxuta” ou “Lean Manufacturing”. O termo surgiu formalmente na década de 90, através da publicação do livro A Máquina que mudou o Mundo - “MMM” (SCHONBERGER, 2007). Este termo possui diversas conceituações na literatura e por esse motivo não possui uma única definição. Conforme os autores Womack et al. (1990), o significado de manufatura enxuta é, 46 sucintamente: “fazer mais com menos”. Outros autores como Scherrer- Rathje et al. (2009) definem manufatura enxuta como uma filosofia cujo foco principal é a identificação e eliminação de desperdícios em toda a cadeia de valor. A Abordagem Lean pode ser entendida - de maneira geral - como um método de transformação, o qual utiliza recursos, conceitos e ferramentas, através de uma abordagem sistêmica, na busca pela a agregação de valor em toda a cadeia. Além disso, a gestão do sistema transformado é baseada numa cultura (ou filosofia) de melhoria contínua. Apesar da Abordagem Lean ter surgido na indústria da manufatura, de acordo com Womack et al. (2005), o pensamento enxuto não é uma tática só da manufatura: é uma estratégia de gestão aplicável a todas as organizações, visto que o pensamento enxuto está ligado com a melhoria de processos. 2.2.1. Lean Thinking Conforme Womack et al., (2005), o pensamento enxuto é a base da Abordagem Lean, e pode ser entendido como: “O Pensamento Enxuto é uma maneira de especificar valor, de alinhar na melhor sequência as ações que criam valor, realizar essas atividades sem interrupção toda vez que alguém as solicita e realizá-las de forma cada vez mais eficaz” (WOMACK et al., 2003). Resumidamente, o pensamento enxuto é: “Fazer mais com cada vez menos: menos recursos humanos, menos equipamentos, menos tempo e espaço” (WOMACK et al., 2005). O pensamento enxuto pode ser entendido por cinco princípios, que são: (i) Valor; (ii) Cadeia de Valor; (iii) Fluxo; (iv) Puxar; e (v) Perfeição. Estes cinco princípios são norteadores para as organizações que queiram adotar esta mentalidade, conforme apresentado na Quadro 1. Quadro 1 – Princípios do Pensamento Enxuto 1 Valor Especificar Valor 2 Cadeia de valor Identificar a Cadeia de Valor 3 Fluxo Introduzir Fluxo na Cadeia 47 4 Puxar Puxar a Produção 5 Perfeição Buscar a Perfeição Fonte: Womack et. al (2005). 2.2.1.1. Especificar Valor Valor é o primeiro princípio do pensamento enxuto, e sua definição é o “ponto de partida” - fundamental - para a mentalidade enxuta. De acordo com Womack et al. (2005), o valor só pode ser definido pelo cliente final, e deve ser expresso em termos de um produto ou serviço, com requisitos que atendam às necessidades docliente a um preço e momento específicos. 2.2.1.2. Identificar a Cadeia de Valor A identificação da cadeia de valor consiste em mapear o conjunto de todas as atividades envolvidas no processo produtivo. Neste processo, a empresa deve enxergar toda a sequência de operações e atividades que agregam e que não agregam valor (WOMACK et al., 2003). Na visão de Graban (2013), para uma atividade ser agregadora de valor ela deve atender aos seguintes critérios: (i) O cliente deve estar disposto a pagar pela atividade; (ii) A atividade precisa transformar de alguma maneira os materiais, os clientes ou as informações; (iii) A atividade deve ser feita de maneira certa na primeira vez. Desta forma, as atividades que atendem simultaneamente os três critérios são entendidas como agregadoras de valor, caso contrário serão consideradas como atividades sem valor agregado ou desperdícios. Vale destacar que há também as atividades que não agregam valor mas são necessárias ao processo. 2.2.1.3. Implantar fluxo contínuo Após a especificação de valor, da identificação da cadeia de valor e dos desperdícios, o passo seguinte consiste em fazer com que o fluxo de valor flua com suavidade, de forma harmônica até a chegada do produto ao cliente final (WOMACK et al., 2003). 48 2.2.1.4. Puxar a produção Puxar a produção significa colocar a demanda como comandante do fluxo produtivo, isto é: se produz apenas aquilo que é necessário, no momento em que for necessário. Esse princípio tem como objetivo evitar a acumulação de estoques de produtos, fazendo com que a produção e fornecimento ocorram quando o cliente solicitar, nem antes e nem depois. Desta forma, permite-se com que o cliente “puxe” o produto quando necessário, ao invés de empurrar o produto a ele (WOMACK et al., 2003). 2.2.1.5. Buscar a perfeição A perfeição deve ser o objetivo constante de todos os envolvidos no fluxo de valor. Trata-se de um processo contínuo de aumento de eficiência e eficácia. Após a aplicação dos quatro princípios anteriores, a busca pela redução de esforço, tempo, espaço, custo e erros é contínua e incessante, e pode oferecer um produto ou serviço que se aproxima ainda mais daquilo que o cliente realmente quer. Nesse sentido, a perfeição, o quinto e último conceito do pensamento enxuto, não parece uma ideia tão remota (WOMACK et al., 2003). O pensamento enxuto e seus cinco princípios podem ser entendidos como uma decodificação do método cientifico, conforme ilustrado na Figura 13. Figura 13 – Lean Thinking como a decodificação do Método Científico Fonte: Autoria Própria (2018). 49 Percebe-se então que o pensamento enxuto não é uma mentalidade de implementar soluções pré-definidas já utilizadas no Sistema Toyota de Produção, mas sim entender “como” a Toyota desenvolve suas soluções, sendo esta uma abordagem universal: uma abordagem científica, que permite o desenvolvimento de novas soluções. 2.2.2. Mapeamento de Fluxo de Valor O Mapeamento de Fluxo de Valor (MFV) é um método de melhoria que leva em consideração o fluxo de materiais e informações, importantes no processo de visualização da situação atual e na construção da situação futura com propostas de melhorias (CADIOLI, 2008). Este método auxilia no entendimento do fluxo de valor, e não apenas em processos discretos de produção, para que as melhorias propostas sejam para o sistema, ao invés de melhorias em processos isolados. Nesse sentido, o mapeamento de fluxo de valor auxilia a focalizar a atenção no fluxo e a “enxergar” a cadeia de valor (ROTHER; SHOOK, 2003). O MFV foi desenvolvido para ser uma ferramenta de baixa tecnologia, sendo encorajado a ser feito com lápis e papel. Apesar de já existirem softwares para isso, a razão de serem feitos dessa maneira é encorajar os usuários da ferramenta a andar através do fluxo de valor (ROTHER; SHOOK, 2003). O método de mapeamento tem dois objetivos principais: (i) resolver problemas reais; e (ii) desenvolver capacidades (aprender como resolver problemas em equipe e ser capaz de aplicar essa abordagem a outros problemas no futuro). Esta modelagem é composta por cinco etapas distintas, sendo: preparação; mapa do estado atual; análise de fluxo de valor; mapa do estado futuro; planejamento e implementação. Estas etapas estão descritas na Quadro 2, conforme os autores Rother e Shook (2003). Quadro 2 – Etapas do Mapeamento de Fluxo de Valor Preparação Realiza-se a identificação do nível do mapeamento, o que será mapeado e como esse será mapeado. Mapa do Estado Atual É a identificação de todas as atividades específicas que ocorrem ao longo do fluxo de valor: é a etapa de conhecimento do fluxo de valor, desde a matéria-prima até o consumidor final. Esse processo tem como resultado um 50 mapa que permite o entendimento da situação do sistema, um diagnóstico do sistema atual, como suporte para a eliminação dos desperdícios e melhoria na sua eficiência (ROTHER; HARRIS, 2003) Análise do Fluxo de Valor A análise do Fluxo de valor consiste em evidenciar quais são os pontos de desperdícios e onde se encontram as restrições ao fluxo. Mapa do Estado Futuro Através da avaliação do mapa do estado atual é possível o desenvolvimento do mapa do estado futuro. Este mapa apresenta a visão compartilhadas das melhorias propostas (processo enxuto), apresentando um projeto de um fluxo enxuto. Implementação Realiza-se um plano de implementação da condição proposta. Fonte: Rother e Shook (2003). 2.3. OUTROS TRABALHOS SOBRE O MESMO TEMA Uma forma de caracterizar o conjunto de trabalhos técnicos e científicos que abordam a temática anunciada no título deste trabalho, produzidos pelos mais diversos autores da comunidade técnica e científica, distribuídos em toda a sociedade, é a busca sistematizada, na Internet, pelos assuntos associados à temática sobre uma coleção de bases de dados científicos. Estas coleções podem ser acessadas diretamente por meio do acesso à Internet com navegadores, em sítios que são livres, ou cujo acesso é disponibilizado por uma interface comercial. Existem várias alternativas e modos para realizar a referida busca sistematizada. As noções a respeito da importância das atividades de revisão bibliográfica estão muito bem definidas e detalhadas nos trabalhos de Gil (2007), Lakatos e Marconi (2006) e Miguel (2011). Suas implicações na qualidade dos processos de produção de material científico são reconhecidamente como referências que também descrevem a importância de métodos sistematizados de busca. Segundo Apud Levy e Ellis (2006), o significado de revisão bibliográfica com busca sistematizada é: 51 “Revisão bibliográfica sistematizada é o processo de coletar, conhecer, compreender, analisar, sintetizar, e avaliar um conjunto de artigos científicos com o propósito de criar um embasamento teórico-científico (estado da arte) sobre um determinado tópico ou assunto pesquisado.” Em termos gerais, os autores referidos acima descrevem basicamente que o processo de busca sistematizada é composto por três etapas: Entrada, Processamento e Saída. Estas etapas estão descritas na Figura 14. Figura 14 – Modelo para condução de uma revisão bibliográfica sistematizada Fonte: Adaptado de conforme LEVY e ELLIS (2006). De forma bastante suscinta, esta metodologia descrita aqui, por meio de Conforto (2011), ofereceu os seguintes resultados para a coleção de “strings” e palavras-chaves descritas na tabela da Figura 15. Como pode ser observado, foram utilizadas dez strings e três fontes de dados específicas: “Science Direct”; “Periódicos CAPES” e “GOOGLE Academic”. Os resultados obtidos estão descritos na Figura 15.. Figura 15 – Resultados obtidos para a busca sistematizada de dez palavras chaves associadas ao título do presente trabalho 52 Fonte:Autoria Própria (2018). Da aplicação da técnica de revisão bibliográfica sistematizada para as palavras-chaves associadas ao título do presente trabalho, pode se perceber as seguintes características como elementos de saída do método aplicado: As respostas de Science Direct e de Periodicos CAPES para os termos “Value Chain Management” e “Lean Construction” representa um amplo escopo de aplicação e vem sendo aumentados significativamente, dado artigos diversos artigos que continuam sendo publicados sobre o tema nos últimos anos. A quantidade de respostas pertinentes ao contexto de busca oferecido por todas as fontes pesquisadas, para os termos específicos de “Abordagem Lean na Construção Civil no Brasil” e “Abordagem Lean na Construção Civil” são expressivamente menores. Do ponto de vista dos termos de busca utilizados “Abordagem enxuta na construção civil no Brasil com usinas Eólicas” e “Redução de desperdícios na construção de parques eólicos” o termo de busca não é efetivo. 53 Quando se pesquisa termos separados diversas variedades de trabalhos são retornadas, mas sem vínculos diretos com o tema desse trabalho. Então, pode-se concluir que o tema desse trabalho tem sido pouco explorado ou tem sido pouco publicado. Neste sentido, pode-se afirmar que este trabalho descreve importância na literatura como tema a ser levantado. Da técnica de revisão utilizada, pode-se destacar dois trabalhos brasileiros que envolvem a preocupação da aplicação dos conceitos de Lean nos processos presentes da indústria de construção civil brasileira. São eles: Camara (2015) e Da Silva (2015). O primeiro trabalho, segundo Camera (2015), trata dos conceitos “Lean Construction” utilizados como estratégia para melhorias em canteiros de obras, numa forma de uma revisão sistemática na literatura nacional. O segundo trabalho, descrito por Da Silva (2015) trata dos conceitos “Lean Construction” utilizados numa central dosadora de concreto em sistemas construtivos gerais, instalados em canteiros de obras brasileiros. Em relação aos trabalhos publicados envolvendo Construção de Parques eólicos, tem-se que a maioria deles foi generalista em relação à redução de desperdícios na construção civil de obras desse tipo. Não foi encontrado trabalho no sentido de se mapear a cadeia de valor de um dado conjunto de processos associados à rotina operacional do tipo de obra estudada. Assim, pode-se concluir que, pela revisão bibliográfica sistemática que foi realizada, e pelos resultados dela obtidos, percebeu-se uma lacuna de conhecimento a ser preenchido e difundido, que justifica os esforços a ser realizado neste trabalho para associar a aplicação da abordagem Lean aos processos construtivos que estão vinculados ao processo de concretagem de fundações de parques eólicos no Brasil. 54 55 3. PESQUISA-AÇÃO Esta seção tem a finalidade de apresentar a maneira pela qual a Abordagem Lean, que foi caracterizada na seção de Fundamentação Teórica, é aplicada para resolver a problemática de desempenho apresentada pela Empresa - descrita na seção introdutória. Tem-se como propósito geral elaborar alternativas factíveis para elevar o nível de desempenho e reduzir os desperdícios no processo de execução de concretagem das fundações de parques eólicos. Para tal, é utilizado uma obra em específico: a obra civil do Complexo Eólico de Umburanas. Esta Pesquisa-Ação apresenta o processo de resolução da referida problemática através da utilização de cinco etapas fundamentais. Cada uma dessas etapas corresponde a uma etapa constituinte do Mapeamento de Fluxo de Valor, os quais seguem os cinco princípios básicos do Lean Thinking, teoricamente referenciado nas seções anteriores. Elas estão descritas na Figura 16, abaixo, em conformidade com as definições apresentadas na seção de Metodologia. Figura 16 – Mapeamento de Fluxo de Valor e os princípios do Lean Thinking Fonte: Autoria Própria (2018). A primeira etapa desta Pesquisa-Ação, denominada como “Etapa de Preparação”, é responsável pela definição da cadeia de valor que será mapeada, que, por sua vez, é o primeiro objetivo específico proposto neste trabalho. Nela, inclui-se a contextualização da obra em estudo. A segunda etapa, denominada “Estado Atual”, é responsável por mapear o processo de concretagem das fundações do complexo eólico estudado, contemplando outro objetivo específico deste trabalho. A terceira etapa denominada “Análise do Fluxo de Valor” irá tratar dos objetivos específicos de identificação dos elementos do processo diretamente associados à agregação de valor e também aos elementos que 56 podem ser vistos como desperdícios. Nesta etapa deverão ser destacadas virtudes e capacidades na execução do processo e também vícios, não conformidades e quaisquer atividades sem agregação de valor. As possíveis causas serão analisadas. A quarta etapa, “Estado Futuro” propõe uma condição alvo que busca agregar valor ao subsistema considerado, buscando eliminar os desperdícios percebidos durante a realização das etapas anteriores. Essa etapa é caracterizada por representar mais um objetivo específico deste trabalho. A última etapa caracteriza-se pela elaboração de um Plano de Ação para o processo de implementação das rotinas descritas pela condição alvo, além de avaliar a solução proposta. Essa etapa caracteriza os dois últimos objetivos específicos deste trabalho. 3.1. ETAPA DE PREPARAÇÃO 3.1.1. Contextualização da Obra Estudada A obra estudada faz referência a construção civil de um Complexo Eólico localizado em dois munícipios situados ao norte no estado da Bahia, a uma distância de aproximadamente 450 km de Salvador. A Figura 17 ilustra sua localização. Figura 17 – Localização do Complexo Eólico de Umburanas Fonte: Autoria Própria (2018). 57 O Complexo engloba um projeto de 18 Parques Eólicos a serem construídos, formado por 144 aerogeradores de capacidade de geração de 2,5 MW cada. A capacidade total do Complexo instalada será de 360 MW, assumindo importante papel no desenvolvimento da região. A obra civil tem um contrato de execução de 14 meses, com início realizado no mês de outubro de 2017. O contrato total da sua execução é formado por um pacote de obras civis cujas principais características estão descritas na Tabela 1. Tabela 1 – Quantidade Principais dos Complexo Eólico Itens principais Quantidades Volume de concreto 68.411 m³ Quantidade de aço 5.367 t Acessos Internos 72 km Volume de escavação 863.754 m³ Volume de Aterro 509.931 m³ Volume Pavimentação Cascalho 252.854 m³ Fonte: Empresa Estudada (2018). Do ponto de vista da caracterização global do Complexo Eólico, a sua dimensão pode ser percebida pelo volume total de concreto estrutural utilizado na sua constituição material, dado por aproximadamente setenta mil metros cúbicos com mais de cinco mil toneladas de aço estrutural. Trata-se de significativos volumes e pesos que determinam efetivamente a sua importância econômica. Como característica complementar do Complexo, ressalta-se a extensão dos seus acessos internos, utilizados para conectar todas as plataformas de aerogeradores, constituídos por mais de setenta quilômetros de estradas pavimentadas por cascalho. Para garantir a funcionalidade final desses acessos e fundações, serão manipulados mais de um milhão e quinhentos mil metros cúbicos de material, envolvendo as atividades de escavação, aterro e pavimentação. A Figura 18 ilustra o mapa do Complexo Eólico, descrevendo a relação espacial entre seus acessos e parques. Cada parque possui uma coleção específica de aerogeradores e está localizado em diferentes distâncias em relação aos canteiros, denominados de Canteiro Principal e Canteiro de Apoio, e também em relação a Subestação. 58 Figura 18 – Mapa do Complexo Eólico de UmburanasFonte: Dados obtidos da Empresa Estudada (2018). Conforme apresado na figura, a subestação tem sua execução, neste contrato, referentes às atividades de obra civil, composta por preparação do terreno, fundações e estruturas necessárias para as instalações elétricas que são implantadas por outra empresa contratada – sendo esta responsável pelas linhas de média e alta tensão do Complexo. O Canteiro Principal é composto pelas principais instalações necessárias para execução das atividades cotidianas das obras no Complexo. São elas: (i) conjunto de escritórios; (ii) setor de manutenção mecânica de caminhões e equipamentos; (iii) setor de abastecimento; (iv) setores de estocagem de peças, materiais e insumos; (v) central de produção de concreto; (vi) laboratório de testes; (vii) refeitório; (viii) carpintaria; (ix) balança rodoviária. O Canteiro de Apoio é composto por uma central de produção de concreto para atendimento dos parques mais distantes do canteiro principal, construído com o objetivo de redução da distância média de transporte (DMT). 59 O canteiro principal é composto pelas seguintes instalações, ilustradas na Figura 19. Figura 19 – Canteiro Principal do Complexo Eólico Fonte: Autoria Própria (2018). 3.1.2. Atividades de Execução de Acessos e Plataformas Para a construção do Complexo Eólico estudado, tem-se como primeiras atividades da sua execução as atividades de abertura de acessos e plataformas, que são necessárias para proporcionar o acesso aos locais onde serão executadas as fundações. O Quadro 3 apresenta, de maneira resumida, as atividades de execução para realizar as aberturas de acesso e de plataformas no Complexo Eólico estudado. Quadro 3 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas 1 Abertura de Picadas 60 2 Levantamento Topográfico 3 Sondagem 4 Supressão Vegetal 5 Remoção da Camada Vegetal 6 Terraplenagem 7 Pavimentação A primeira atividade denominada de “Abertura de Picada” permite a abertura do acesso de modo a possibilitar o deslocamento pela mata, necessária para realizar o levantamento topográfico e sondagem. Trata-se da atividade inicial de campo. A segunda atividade denominada de “Levantamento Topográfico” representa o conjunto completo de todas as atividades referentes à localização precisa, incluindo o próprio canteiro, dos elementos de projeto no campo. Isso inclui os aspectos de curvas de níveis, cotas e locação permanentes. A terceira atividade, “Sondagem”, representa a busca de informações para confirmar o perfil do solo visando identificar o tipo de fundação mais adequada para a sua implantação. A quarta atividade denominada “Supressão Vegetal” consiste nas operações de derrubada de árvores, tratamento da madeira em tamanho padrão e enleiramento e remoção da vegetação para fora da área em que será implantado o projeto. A supressão é realizada manualmente e por equipamentos semi-mecanizados. A “Remoção da Camada Vegetal”, quinta atividade, representa a retirada da camada vegetal por meio de motoniveladora. A sexta atividade, “Terraplenagem”, representa o conjunto de operações de movimentação de terra, cortes e aterros, que são necessários para se proceder a execução do projeto. Trata-se da modificação da topografia natural do terreno para conformá-la às especificações de projeto. Envolve equipamentos pesados, desde o ínicio até o final da obra. A última atividade referente aos Acessos e Plataformas é a “Pavimentação”. Esta atividade representa a coleção de operações de preparo de subleitos, pavimentação com cascalho e compactação. A figura a seguir ilustra todas as atividades descritas. 61 Figura 20 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas Fonte: Imagens obtidas da Empresa Estudada (2018). 62 3.1.3. Atividades de Execução das Fundações Em uma plataforma, após as atividades de Terraplenagem, é possível iniciar as atividades de Execução da Fundação. Essas atividades ocorrem paralelamente com as atividades de abertura de acesso e terraplenagem de outras plataformas. A Quadro 4 apresenta a sequência de operações que devem ser realizadas para a caracterização completa das atividades de execução das Fundações do Complexo Eólico estudado. Este conjunto de atividades assume relevância relativa às demais mencionadas anteriormente, uma vez que ele engloba duas atividades que caracterizam o processo de concretagem das fundações, que é o objeto de estudo neste trabalho, e que estão demarcadas em negrito. Quadro 4 – Atividades de Execução de Acessos e Plataformas 1 Demarcação Topográfica 2 Escavação 3 Ensaio de Placa para Liberação da Fundação 4 Demarcação para regularização 5 Concretagem de Regularização 6 Montagem Anchor cage 7 Armação 8 Passagem dos Eletrodutos 9 Cofragem 10 Liberação Armação 11 Concretagem da Base 12 Cura e Desforma 13 Liberação para Reaterro 14 Aterro e Aterramento 15 Travessias e caixas de passagem 16 Grout Fonte: Autoria Própria (2018). A primeira atividade é denominada “Demarcação Topográfica” e representa o conjunto de operações com o propósito de demarcar precisamente o local da fundação e de sua área de escavação. A segunda atividade é denominada de “Escavação”, referente às atividades de remoção de material de solo e de preparação de níveis do 63 solo, necessárias para a execução da fundação. Utiliza-se escavadeira para retirar o material e caminhão basculante para depositar o material retirado. Em alguns casos pode ser necessária a utilização de perfuratrizes e explosivos. Destaca-se que nessa operação existem fatores que afetam a regularidade final do solo, que tem impacto na utilização de volumes adicionais de material de regularização. A atividade subsequente, “Ensaio de Placa para Liberação da Fundação”, representam dois conjuntos de atividades especializadas que visam identificar o ponto de parada da escavação e a resistência característica do solo, denominada pressão-recalque, nesse ponto. Nesse momento existem duas alternativas técnicas possíveis: (i) o solo encontra- se liberado para a próxima atividade; (ii) caso contrário, continua-se a escavação até que a restrição de resistência característica do solo seja atendida. Um aspecto importante é dado pelo fato de que, se o ponto de parada nesse caso for muito maior que o de projeto, pode realizar o recobrimento do solo com material específico, por exemplo BGS, para retomar a cota de projeto. Outra opção se dá pela utilização de fundações profundas com o uso de estacas. A quarta atividade, “Demarcação para Regularização ”, compreende as operações de topografia e de carpintaria geral necessárias para demarcar os pontos, as cotas e o limites de borda para a execução da concretagem da Regularização. A “Concretagem da Regularização”, quinta atividade, representa o conjunto de operações de lançamento do concreto não estrutural, de resistência característica de 10 MPa, destinado para regularizar o plano que receberá a base da fundação. Sua forma cilíndrica possui as dimensões de 0,1 m de altura e 8,9 m de raio, e pode ser visualizada na Figura 21. Figura 21 – Concretagem de Regularização 64 Fonte: Imagem obtida da Empresa Estudada (2018). A sexta atividade, denominada de “Montagem do Anchor Cage” é responsável pela montagem detalhada da câmara de ancoragem, importante elemento para garantir o engaste do fuste da torre com a base da torre por meio de interface com o anel de ancoragem. Esse elemento é rico em detalhes e especificações técnicas, constituído de aço especial para esforços de tração e é executado por equipe especializada. A sétima atividade, “Armação”, consiste na importante atividade de montagem de toda a armadura para o concreto estrutural da fundação. Em cada fundação, são aplicadas mais de trinta e três mil quilos de aço estrutural,
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