MELHORIA DA QUALIDADE NA ENGENHARIA DO PRODUTO: … Marco_Storck... · necessidades, que se deveria...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL ESCOLA DE ENGENHARIA

PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

MELHORIA DA QUALIDADE NA ENGENHARIA DO

PRODUTO: UMA APLICAÇÃO EM CAPACITORES PARA

UPS

Marco Storck

Porto Alegre, dezembro de 2007

Marco Storck

MELHORIA DA QUALIDADE NA ENGENHARIA DO PRODUTO: UMA

APLICAÇÃO EM CAPACITORES PARA UPS

Dissertação submetida ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia de Produção da

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

como requisito parcial à obtenção do título de

Mestre em Engenharia de Produção,

modalidade Profissional, na área de

concentração em Sistemas da Qualidade.

Orientador: Profa. Dra. Liane Werner

Porto Alegre, dezembro de 2007

Esta dissertação foi analisada e julgada adequada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia e aprovada em sua forma final pelo Orientador e pelo Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal do

Rio grande do Sul

_______________________________________ Profa. Liane Werner, Dra.

Orientador PPGEP/UFRGS ____________________________________ Prof. Flávio Sanson Fogliatto, Ph.D.

Coordenador PPGEP/UFRGS

BANCA EXAMINADORA Profa. Ângela de Moura Ferreira Danilevicz, Dra. FENG/PUCRS Profa. Márcia Elisa Soares Echeveste, Dra. PPGEP/UFRGS Prof. Guilherme Luís Roehe Vaccaro, Dr. PPGEPS/UNISINOS

AGRADECIMENTOS

À minha mãe e ao meu pai, pelo valioso incentivo que sempre me deram. Seu

carinho e seu apoio foram de profunda importância.

À minha noiva, Andreza Daros, agradeço pela ajuda, compreensão e paciência

durante o período de conclusão deste estudo. Ao meu irmão, Théo Storck, que me auxiliou

com suas experiências e conhecimentos.

À UFRGS, pelas condições proporcionadas para a realização da pesquisa.

À minha orientadora, professora Dra. Liane Werner, pela ajuda e orientação desde o

início do projeto.

À EPCOS do Brasil, pela colaboração irrestrita e pelo incentivo no desenvolvimento

deste projeto.

A todos os amigos que, de alguma forma, contribuíram para que a realização deste

objetivo fosse possível.

RESUMO

A intensa busca pela melhoria contínua e redução de custos faz com que as empresas tenham que investir em pesquisa e desenvolvimento para continuarem no mercado internacional. O presente trabalho tem por objetivo a sistematização de um método para melhorar a qualidade de capacitores para a aplicação em UPS (Uninterruptible Power Supply, mais conhecido no Brasil como No Breake), utilizando as seguintes ferramentas da qualidade: QFD e FMEA de Produto. O QFD trouxe, pela primeira vez na história da empresa, a voz do cliente para dentro do desenvolvimento de uma forma sistemática e organizada. O FMEA de Produto uniu todo o conhecimento técnico disponível na empresa, com as diferentes visões de cada departamento. O FMEA também apontou os principais parâmetros técnicos que deveriam ser avaliados nos capacitores que estavam sendo desenvolvidos. Os dois métodos apontaram, entre outras necessidades, que se deveria realizar um estudo do desempenho térmico dos capacitores. A pesquisa teórica realizada guiou o estudo do desempenho térmico. Os testes executados apontaram a equação que define o modelo térmico da diferença de temperatura entre o ambiente e o ponto mais quente dentro do capacitor, para cada condição de aplicação do cliente. Assim, o resultado foi altamente satisfatório para a melhoria da qualidade dos produtos.

Palavras-chave: FMEA, QFD, capacitor, qualidade, aplicação UPS.

ABSTRACT

The intensive search for continuous improvements and cost reductions is making the companies to invest in research and development to keep the foreign business. This dissertation aims the systematization of a method to improve the quality of capacitors for UPS application (Uninterruptible Power Supply, most known in Brazil as No Breake), using the following quality tools: QFD and Product FMEA. The QFD brought, for the first time the history of the company, the voice of the customer for the development in a systematic and organized way. The Product FMEA united all technical knowledge available in the company, with the different perspective of each department. The FMEA also pointed the main technical parameters that must be evaluated in the capacitors that were being developed. The two tools pointed, among other needs, that a study of the thermal performance of the capacitors should be performed. The research performed guided the study of the thermal performance. The tests performed indicated the equation that define the thermal model of the difference, in temperature, from the environment and the hot spot inside the capacitor, for every application condition of the customer. The final result of the study was very satisfactory for the quality improvement of the products.

Key words: FMEA, QFD, capacitor, quality, UPS application.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Percentual das vendas investido em P&D em alguns setores da indústria ............... 13

Figura 2: Ciclo de realimentação cliente-marketing-projeto .................................................. 23

Figura 3: Etapas do projeto do produto ................................................................................. 25

Figura 4: Relação entre causa, modo e efeito ........................................................................ 34

Figura 5: Modelo de Qualidade de Kano .............................................................................. 44

Figura 6: Modelo Conceitual de QFD ................................................................................... 45

Figura 7: Exemplo de Matriz da Qualidade ........................................................................... 46

Figura 8: Conceito de Matriz do Produto .............................................................................. 52

Figura 9: Capacitor bobinado e suas partes ........................................................................... 55

Figura 10: Divisão da resistividade dos filmes ...................................................................... 59

Figura 11: Comportamento de ESR e suas parcelas RΩ e RD ................................................. 61

Figura 12: ESR x tensão ....................................................................................................... 62

Figura 13: ESR x freqüência................................................................................................. 62

Figura 14: ESR x freqüência................................................................................................. 65

Figura 15: Distribuição da EPCOS pelo mundo .................................................................... 68

Figura 16: EPCOS do Brasil ................................................................................................. 69

Figura 17: Bobina de capacitor em corte ............................................................................... 71

Figura 18: Bobina de Capacitor em corte, com schoopagem ................................................. 73

Figura 19: Bobinas de capacitor soldadas ............................................................................. 75

Figura 20: Bobinas dentro da caneca, com disco de fundo e disco intermediário ................... 75

Figura 21: Um friso aberto, dois frisos fechados vistos externamente e dois frisos fechados

visto em corte ....................................................................................................................... 76

Figura 22: Capacitor montado, com a caneca em corte e inteira ............................................ 77

Figura 23: Exemplo de construção interna de equipamento para UPS ................................... 79

Figura 24: Exemplo de construção interna de equipamento para UPS ................................... 80

Figura 25: Método proposto para melhorar a qualidade dos produtos .................................... 81

Figura 26: Posição dos termopares: (a) com duas bobinas e (b) com uma bobina .................. 90

Figura 27: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 75mm

com uma bobina pequena ................................................................................................... 105


com uma bobina grande ..................................................................................................... 107


com duas bobinas pequenas ................................................................................................ 107

Figura 30: Comportamento térmico com 40A, 45A e 50A de capacitor diâmetro 75mm com

duas bobinas grandes .......................................................................................................... 108

Figura 31: Comportamento térmico com 55A de capacitor diâmetro 75mm com duas bobinas

grandes ............................................................................................................................... 109

Figura 32: Comportamento térmico com 40A, 45A e 50A de capacitor diâmetro 85mm com

uma bobina pequena ........................................................................................................... 110

Figura 33: Comportamento térmico com 55A de capacitor diâmetro 85mm com uma bobina

pequena .............................................................................................................................. 110


com uma bobina grande ..................................................................................................... 111


com duas bobinas pequenas ................................................................................................ 112


com duas bobinas grandes .................................................................................................. 112

Figura 37: Resistência térmica versus volume .................................................................... 115

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Índices de Severidade .......................................................................................... 33

Tabela 2 – Índices de ocorrência .......................................................................................... 36

Tabela 3 – Índices de Ocorrência adotados ........................................................................... 37

Tabela 4 – Índices de detecção ............................................................................................. 38

Tabela 5 – Exemplo de conceitos de importância ................................................................. 49

Tabela 6 – Índices de Severidade .......................................................................................... 83

Tabela 7 – Índices de Ocorrência .......................................................................................... 84

Tabela 8 – Índices de Detecção ............................................................................................ 85

Tabela 9 – Escala de Importância (IDi)................................................................................. 86

Tabela 10 – Escala para avaliação competitiva (Mi) ............................................................. 87

Tabela 11 – Escala para avaliação estratégica (Ei) ................................................................ 87

Tabela 12 – Escala de relacionamento dos itens da qualidade demandada ............................. 88

Tabela 13 – Escala para dificuldade de atuação (Dj) ............................................................. 88

Tabela 14 – Escala para avaliação competitiva (Bj) .............................................................. 88

Tabela 15 – Escala de relacionamento das características da qualidade ................................. 89

Tabela 16 – Matriz de Testes ................................................................................................ 92

Tabela 17 – Compilação dos Questionários ........................................................................ 100

Tabela 18 – Tensões e correntes de cada harmônica ........................................................... 104

Tabela 19 – Temperaturas a 50A e 55A .............................................................................. 106

Tabela 20 – Temperaturas a 50A e 55A e respectiva resistência térmica ............................. 114

Tabela 21 – Resistência térmica versus volume .................................................................. 115

SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS ........................................................................................................... 4

RESUMO............................................................................................................................... 5

ABSTRACT .......................................................................................................................... 6

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 7

LISTA DE TABELAS ........................................................................................................... 9

SUMÁRIO ........................................................................................................................... 10

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 12

1.1 COMENTÁRIOS INICIAIS........................................................................................ 12

1.2 Tema ........................................................................................................................... 15

1.3 Objetivos ..................................................................................................................... 15 1.3.1 Objetivos Secundários ........................................................................................... 15

1.4 Justificativa do Tema e dos Objetivos .......................................................................... 15

1.5 Método de Trabalho .................................................................................................... 17

1.6 Limitações do Trabalho ............................................................................................... 19

1.7 Estrutura do Trabalho .................................................................................................. 20

2 REFERENCIAL TEÓRICO .............................................................................................. 22

2.1 Desenvolvimento de Produto ....................................................................................... 22

2.2 Métodos de Desenvolvimento de Produtos .................................................................. 25 2.2.1 FMEA ................................................................................................................... 26 2.2.2 QFD ...................................................................................................................... 40

2.3 Estabilidade Térmica ................................................................................................... 54

3 ABORDAGEM PARA MELHORIA DE CAPACITORES DE POTÊNCIA ..................... 67

3.1 Cenário do Estudo ....................................................................................................... 67 3.1.1 Apresentação da Empresa ..................................................................................... 67 3.1.2 Apresentação do Produto e do Processo Produtivo ................................................ 70 3.1.3 Apresentação da Aplicação ................................................................................... 78

3.2 Método Proposto ......................................................................................................... 80 3.2.1 Uso do FMEA ....................................................................................................... 81 3.2.2 Uso do Método QFD ............................................................................................. 86 3.2.3 Método para a Definição do Modelo Térmico Matemático .................................... 89

4 APLICAÇÃO DA ABORDAGEM PROPOSTA ............................................................... 94

4.1 Aplicação do FMEA .................................................................................................... 94

4.2 Aplicação do QFD ....................................................................................................... 99

4.3 Realização dos Ensaios e Modelagem Térmica .......................................................... 103

4.4 Proposição de Melhorias ........................................................................................... 116

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 118

1.2 Tema ......................................................................................................................... 118

1.3 Objetivos ................................................................................................................... 118 1.3.1 Objetivos Secundários ......................................................................................... 118

5.1 Conclusões ................................................................................................................ 119

5.2 Sugestões para Continuidade da Pesquisa .................................................................. 121

REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 123

GLOSSÁRIO ..................................................................................................................... 127

APÊNDICE I – FMEA DE PRODUTO.............................................................................. 128

APÊNDICE II – MATRIZ DA QUALIDADE DO QFD .................................................... 139

APÊNDICE III – MATRIZ DO PRODUTO DO QFD ....................................................... 140

APÊNDICE IV – PLANILHA DE CÁLCULO DA TEMPERATURA INTERNA DO CAPACITOR APÓS SER ATINGIDA ESTABILIDADE ................................................. 141

ANEXO 1 – Planilha de FMEA de Produto ........................................................................ 142

12

1 INTRODUÇÃO

Neste capítulo será apresentada uma breve introdução do trabalho realizado, seu

tema e objetivos, o método de trabalho, suas limitações e a estrutura deste trabalho.

1.1 COMENTÁRIOS INICIAIS

A intensa busca pela melhoria contínua e redução de custos faz com que as empresas

tenham que investir em pesquisa e desenvolvimento (P&D) para continuarem no mercado

internacional. Esta busca é cada dia mais evidente no exigente mercado de componentes

eletrônicos devido, entre outros aspectos, à concorrência das empresas asiáticas, que, com

produtos de qualidade muitas vezes duvidosa, invadem todos os mercados com preços

extremamente competitivos.

Conforme Cunha (2005), as exigências do mercado e a pressão da concorrência

levam as indústrias a procurarem produtos com custo de produção minimizados,

funcionalidade e operacionalidade maximizadas e padronizadas, índice de desempenho e de

tolerância a falhas incrementados, taxas positivas de retorno do investimento em pesquisa e

desenvolvimento de novos produtos. Porém, mais importante e mais difícil que alcançar o

topo do mercado, é manter-se neste patamar.

Uma das maneiras existentes para conservar-se no topo é a inovação tecnológica com

qualidade, custos competitivos e rentabilidade. Segundo Slack et al. (1999), além do mérito

do projeto do produto, o desenvolvimento contínuo de projetos e a criação de outros

totalmente novos ajudam a definir a posição competitiva da empresa.

Ainda segundo Slack et al. (1999), as idéias para o desenvolvimento de novos

produtos para a inovação tecnológica podem vir de diferentes fontes como (i) dos

13

consumidores, (ii) dos concorrentes, (iii) dos funcionários ou (iv) do Departamento de

Pesquisa e Desenvolvimento, sendo que este último possui função dupla, como o próprio

nome diz. Pesquisa significa procurar e trabalhar em novos conhecimentos e idéias para

resolver problemas. Desenvolvimento é o esforço para tentar utilizar as idéias vindas da

pesquisa. Para avaliar quanto a empresa inova tecnologicamente, pode-se analisar quanto ela

investe em pesquisa e desenvolvimento, comparando-a a outras empresas do mesmo ramo de

atuação. A Figura 1 apresenta uma idéia dos investimentos em P&D como porcentagem das

vendas de diversos setores da indústria. A empresa onde se realizou o estudo é do ramo

eletrônico e investe 5% de seu faturamento em P&D.

2,9%3,8%

5,8%

8,3%9,0%

16,1%

Remédios Serviços de

Saúde

Equipamentos

de Escritório e

Serviços

Eletrônica Aeroespacial Manufatura

Figura 1: Percentual das vendas investido em P&D em alguns setores da indústria

Fonte: Slack et al. (1999)

Muitas são as ferramentas e métodos desenvolvidos para desenvolvimento de

produtos e melhoria de sua qualidade. Dentre elas, duas se destacam por seu uso mundial e

pelos resultados comprovados em diversos ramos de atuação: (i) FMEA (Failure Mode and

Effects Analysis – Análise dos Modos e Efeitos de Falha) e (ii) QFD (Quality Function

Deployment – Desdobramento da Função Qualidade).

14

Segundo Freitas e Colosimo (1997), o objetivo de um FMEA é identificar os

potenciais modos de falha de um projeto e as suas probabilidades para que estes sejam

eliminados ou minimizados através de ações no projeto, o mais cedo possível. É um método

poderoso para antecipação de futuros problemas em projetos de produtos e processos, que está

baseada no conhecimento da equipe que trabalha no projeto.

Já o QFD, conforme Akao (1996) é um método para assegurar a vantagem

competitiva às organizações que pretendem conquistar clientes com um melhor planejamento.

Todo planejamento é realizado com o gerenciamento das necessidades do cliente, das

tecnologias e das estratégias da organização.

O uso de métodos de desenvolvimento de produtos como QFD e FMEA já se tornou

uma necessidade para as empresas que buscam garantir uma vantagem competitiva pela

melhoria da confiabilidade em relação às empresas concorrentes (FREITAS; COLOSIMO,

1997). Conforme Echeveste (2005), com a padronização da produção e a certificação através

de ISO e QS, o uso de métodos como QFD e FMEA passou a integrar também o processo de

desenvolvimento dos produtos como instrumentos de prevenção, na antecipação de possíveis

problemas ainda no projeto. Além do desenvolvimento de produtos, estes métodos têm sido

usados no desenvolvimento de soluções, na racionalização dos produtos e na definição de

controles. No concorrido mercado de componentes eletrônicos a utilização destes métodos é

vital. Conforme Echeveste (2005), o comprometimento da indústria com a melhoria contínua

de seus produtos e processos torna fundamental a aplicação de métodos como FMEA.

Componentes eletrônicos em geral apresentam uma forte relação entre seu período de

vida em campo com a temperatura de aplicação. Com a passagem da energia, é normal um

aquecimento do componente. Este auto-aquecimento somado ao aquecimento do ambiente

onde o componente está instalado é um dos principais fatores de redução da vida útil dos

componentes e, em alguns casos, de sua falha definitiva. Para realizar este estudo, podem ser

15

usados os métodos de desenvolvimento de produto QFD e FMEA. Estas podem fornecer os

caminhos para a melhor avaliação em um menor tempo.

1.2 Tema

A criação e aperfeiçoamento dos métodos de desenvolvimento e melhoria de

produtos foi um passo importante para a melhoria da qualidade do setor de desenvolvimento

das empresas. Conforme Woiler e Mathias (1996), elaborar um projeto de desenvolvimento

com cuidado e seriedade é um importante instrumento no planejamento a longo prazo, pois

reflete como são tomadas as decisões na administração da empresa. O tema deste trabalho está

direcionado exatamente para o aumento da qualidade e durabilidade dos produtos.

1.3 Objetivos

Dentro do contexto abordado, o objetivo principal do trabalho é a sistematização de

um método para melhorar a qualidade de capacitores, utilizando métodos de melhoria da

qualidade de produtos.

1.3.1 Objetivos Secundários

Os objetivos secundários do trabalho são:

- definir padrões e sistemáticas de desenvolvimento de capacitores;

- adaptar e aplicar os métodos FMEA e QFD na realidade da empresa onde será

realizado o estudo.

1.4 Justificativa do Tema e dos Objetivos

A justificativa para o tema está relacionada com a necessidade mundial de produtos

com mais qualidade. Para Mustafa (2005) a procura pela qualidade no setor industrial é uma

exigência para que as empresas permaneçam no mercado competitivo. Segundo Carnevalli et

16

al. (2002), a era da competitividade alterou a lógica de produção, voltando o foco para o

cliente. Ao longo desta evolução, foram desenvolvidos métodos para sistematizar a obtenção

de resultados satisfatórios. Segundo Kerzner (2005), o bom gerenciamento dos

desenvolvimentos aumenta os lucros e a organização das empresas, desenvolve um contato

mais próximo com os clientes, melhora o foco da empresa e fornece um processo estruturado

para solução de problemas.

Em componentes eletrônicos, como os capacitores, a necessidade de

desenvolvimentos organizados, tecnicamente embasados e precisos é uma necessidade, por

ser uma solicitação constante por parte dos clientes. Este desenvolvimento deve

preferencialmente ser realizado de maneira profissional, com métodos consagrados como o

QFD ou FMEA, o que demonstra a maturidade da empresa no gerenciamento de seus

desenvolvimentos. Na empresa onde foi realizado o estudo, não se utilizam métodos para

melhoria da qualidade produtos de forma sistemática.

Com relação aos capacitores, cada vez mais os clientes têm questionado seus

fornecedores quanto às temperaturas máximas no interior deste produto, durante a aplicação

do componente em campo, a durabilidade dos componentes, sua taxa de falha, entre outros

parâmetros. Como em muitos destes casos não há testes equivalentes para atender aos

questionamentos do cliente, o engenheiro se vê obrigado a fazer estudos, como o de

estabilidade térmica dos capacitores ou de simulação acelerada da vida do componente, para

poder responder ao cliente. Métodos como o QFD e o FMEA guiam o desenvolvimento do

produto de maneira que os testes necessários para atender os requisitos dos clientes não sejam

esquecidos.

Os estudos de estabilidade térmica, assim como os de expectativa de vida, são

baseados em testes demorados que exigem montagens especiais e, muitas vezes, os materiais

para a produção das amostras não estão disponíveis. Esta situação gera um atraso nas

17

respostas e descontentamento por parte dos clientes. Para Kerzner (2005), o sucesso de um

projeto depende do tempo de resposta, além do atendimento das metas de custos e qualidade.

Ainda segundo o autor, poucos projetos são completados sem alterações em relação ao

planejamento inicial do tempo, do custo ou da qualidade.

O uso de métodos como o FMEA auxilia a reduzir os riscos de falha do projeto

(ECHEVESTE, 2005). Para Garcia (2000), o FMEA é um método de análise de produtos

usado para identificar todos os possíveis modos de falha e determinar o efeito de cada um

sobre o desempenho do sistema, mediante um raciocínio bastante dedutivo.

Já o uso do QFD, segundo Akao (1996), é fundamental, pois oferece métodos

concretos para a garantia da qualidade no desenvolvimento de novos produtos e na melhoria

de produtos existentes, métodos estes que asseguram a qualidade em todos os processos a

partir da nascente do projeto. O QFD sugere a mudança de pensamento de product out para

market in, com a mudança do ponto de vista da empresa para o ponto de vista do cliente. O

QFD permite converter as demandas da qualidade dos clientes em características de qualidade

a se perseguir no projeto do produto.

Vincular métodos de desenvolvimento de produtos que já são consagrados e que

garantem um desenvolvimento seguro, com alta qualidade e custos reduzidos é o caminho

para a modelagem da estabilidade térmica dos componentes.

1.5 Método de Trabalho

A pesquisa científica empregada neste trabalho, sob o ponto de vista da sua natureza,

pode ser classificada como pesquisa aplicada. Segundo Roesch (1996), na pesquisa aplicada,

os pesquisadores trabalham para entender a natureza e a fonte dos problemas, focando em

questões consideradas importantes pela sociedade e buscando contribuições para teorias que

podem ser usadas para formular programas e intervenções de resolução de problemas.

18

Sob o ponto de vista da abordagem, este trabalho pode ser classificado como uma

pesquisa quantitativa, que será subsidiada por uma pesquisa qualitativa. Para Roesch (1996), a

pesquisa qualitativa, com seus métodos de coleta e análise de dados, é apropriada para a fase

inicia que é a fase mais exploratória da pesquisa. Ainda conforme o autor, as pesquisas

qualitativa e quantitativa são formas complementares de avaliação e não antagônicas já que a

qualitativa pode ser utilizada para melhorar a efetividade de um programa ou no caso de

proposição de planos. Já uma pesquisa quantitativa deve ser usada quando o propósito da

pesquisa é medir as relações entre as variáveis ou avaliar o resultado de um determinado

sistema ou projeto (ROESCH,1996).

Posto isto, este estudo inicia com uma pesquisa qualitativa, sendo que primeiramente

foi formada uma equipe com membros de diversas áreas da empresa. Em seguida, a equipe

cumpriu com as etapas de desenvolvimento do QFD e do FMEA de produto, seguindo os

passos de cada método. O QFD e o FMEA orientam a execução da parte quantitativa que

consiste na execução de diversas provas de estabilidade térmica. As provas de estabilidade

térmica consistem na medição da temperatura interna do componente em diversos pontos em

determinadas condições de corrente e temperatura.

Sob o ponto de vista dos objetivos esta pesquisa pode ser considerada como

explicativa, pois, segundo Gil (1994), este tipo de pesquisa visa identificar os fatores que

determinam ou contribuem para a ocorrência dos fenômenos. Com esta pesquisa, foram

obtidos valores da temperatura em vários pontos internos do capacitor. Uma vez registradas

estas medidas, pôde-se avaliar onde é o ponto de maior temperatura dentro do capacitor e qual

a relação da corrente, da temperatura externa e da capacitância com a temperatura no ponto.

O método de trabalho a ser empregado para atingir os objetivos propostos inicia com

um levantamento bibliográfico em livros e periódicos pertinentes, complementado por

19

material obtido na Internet, sobre os métodos que serão utilizadas no trabalho (QFD e FMEA)

e sobre estabilidade térmica.

Numa segunda etapa, foram apresentados os métodos utilizados para

desenvolvimento de produtos com base nos métodos QFD e FMEA, complementados pelos

métodos que serão utilizados para a modelagem da estabilidade térmica dos componentes.

Em seguida, com os conhecimentos adquiridos e com base nos métodos de

desenvolvimento de produtos estudados, realizou-se um estudo de caso onde foram

apresentadas os métodos de desenvolvimento de produto definitivas e os ensaios realizados

para a modelagem térmica.

A modelagem térmica, por sua vez, foi baseada numa bateria de ensaios. Em cada

um deles, foram medidas as temperaturas do componente em diferentes pontos, sob diferentes

condições de aplicação. Com as informações do comportamento das temperaturas de todos os

componentes nas condições avaliadas foram utilizados métodos matemáticos para a definição

do modelo térmico.

Após a conclusão do estudo de caso, foi possível obter conclusões importantes sobre

a estabilidade térmica sendo, então, apresentadas as considerações finais da pesquisa, com

sugestões para trabalhos futuros.

1.6 Limitações do Trabalho

Neste trabalho, mesmo que as técnicas de melhoria de qualidade no desenvolvimento

do produto possam ser aplicadas a vários produtos, os testes serão realizados somente em

produtos para aplicação em UPS (Uninterruptible Power Supply). Para esta aplicação, estão

definidas tensões nominais que foram definidas conforme as solicitações dos clientes. Além

disto, serão estudadas somente as tensões nominais definidas pela empresa onde será

realizado o estudo de caso.

20

Mesmo sendo justificável e aplicável a utilização de vários métodos para o

desenvolvimento dos produtos, somente serão abordadas os métodos de FMEA e QFD.

Os desenvolvimentos completos das matérias-primas dos produtos a serem

apresentados no estudo de caso não serão detalhados neste trabalho, bem como não serão

diretamente tratados assuntos relacionados ao custo do produto ou aos investimentos

necessários e disponíveis para o projeto do produto. Também não serão realizadas

comparações entre os produtos da empresa onde se realiza o estudo e os de seus concorrentes,

para a mesma aplicação.

Não serão tratados assuntos relativos às normas ambientais, bem como os

relacionados à segurança do produto. Cabe esclarecer que estes pontos são considerados

durante o projeto de todos os produtos e processos da empresa, mas não são alvos deste

estudo.

A linha de produção é outro fator importante no desenvolvimento do produto foco

deste trabalho, entretanto, sua avaliação não será abordada neste trabalho. Portanto, assuntos

relativos à linha de produção como seu layout, seus tempos de produção, seu fluxo, controles

e suas normas não serão apresentados neste trabalho.

1.7 Estrutura do Trabalho

O presente trabalho está estruturado em cinco capítulos, sendo que os assuntos

abordados em cada um deles estão expostos de acordo com a estrutura a seguir.

O primeiro capítulo apresenta a introdução com as considerações iniciais do assunto

que será tratado durante o trabalho. Também são apresentados o tema, seus objetivos e

limitações, o método adotado e sua caracterização, bem como esta estrutura.

21

O segundo capítulo traz o referencial teórico sobre os métodos FMEA e QFD no

desenvolvimento de produtos. Nele são enfocadas suas definições na ótica de diferentes

autores, suas principais aplicações e seu funcionamento no projeto de desenvolvimento de

produtos. Além desses métodos, é justificada a importância da estabilidade térmica para

componentes eletrônicos. Também são apresentadas as definições de hot spot e da técnica

utilizada para a identificação da estabilidade térmica dos componentes.

No terceiro capítulo é apresentado o método a ser usado na elaboração do trabalho

para desenvolver o produto e analisar sua estabilidade térmica.

O capítulo quatro trata do estudo de caso, desde a empresa até os resultados obtidos

com o FMEA e o QFD para o desenvolvimento do produto, além dos ensaios realizados

durante o projeto. Baseado nos resultados dos ensaios, é definido um modelo matemático para

a simulação da estabilidade térmica de qualquer componente sob determinadas condições de

aplicação definidas pelo cliente, mantendo as limitações descritas no capítulo um.

O quinto capítulo apresenta as conclusões e a síntese dos resultados obtidos durante o

desenvolvimento do trabalho, bem como sugestões para a continuidade deste trabalho com o

desenvolvimento de produtos nesta área.

22

2 REFERENCIAL TEÓRICO

Neste capítulo, primeiramente, será abordada uma introdução de desenvolvimento de

produto. Após, serão apresentados os métodos de desenvolvimento de produto utilizados, a

saber: QFD e FMEA. Por fim, um referencial teórico abrangendo a estabilidade térmica de

componentes eletrônicos e a sua importância. Estes conceitos serão usados no projeto de

desenvolvimento de capacitores para aplicação em UPS. Segundo Slack et al. (1999), projeto

é um conjunto de atividades que têm um ponto inicial e um estado final definidos que

perseguem uma meta definida e usam um conjunto definido de recursos.

2.1 Desenvolvimento de Produto

As ações implantadas pelas empresas que buscam uma posição de destaque estão

sendo direcionadas para as mudanças no gerenciamento do desenvolvimento de produtos

(NASCIMENTO, 2002). O desenvolvimento de produto é uma atividade presente no dia-a-dia

de muitas empresas. Para Slack et al. (1999), o desenvolvimento de produtos melhora a

competitividade da organização.

O objetivo de projetar produtos é satisfazer os consumidores atendendo a suas

necessidades e expectativas (SLACK et al., 1999). Observa-se, portanto, que o projeto de um

produto inicia e termina no consumidor. A primeira tarefa pertence ao marketing, que reúne

informações dos clientes para compreender e identificar suas necessidades e também procura

possíveis oportunidades de mercado. A segunda tarefa é dos projetistas. Eles devem criar as

especificações do produto, baseados em análise das necessidades e expectativas dos clientes

que são posteriormente analisadas pelo marketing. A especificação é usada pela produção que

fornece o produto aos clientes. Este ciclo está retratado na Figura 2.

23

Figura 2: Ciclo de realimentação cliente-marketing-projeto


Para Cheng (2000), o desenvolvimento de produtos é um campo vasto de

conhecimento que pode ser visto sob várias perspectivas, das quais as mais comuns são: (i) da

Engenharia de Produção, defendida por Clark e Wheelwright e (ii) do Marketing, defendida

por Dolan, Thomas, Urban e Hauser.

Existem também dois tipos de relatos distintos sob a perspectiva do engajamento de

pesquisa e acumulação de conhecimento. No primeiro, os relatos são tipicamente descritivos,

contendo, porém, sugestões. Caracterizam-se por serem não-intervencionistas e têm por

objetivo obter um retrato do presente. As etapas de pesquisa são: identificação do problema,

formulação da hipótese, identificação do universo, seleção da amostra, coleta de dados,

tratamento e análise dos dados, prova ou refutação da hipótese e conclusão. No segundo

grupo, os relatos têm um tom prescritivo. Visam, primeiramente, resolver um problema real,

e, portanto, a estratégia de pesquisa caracteriza-se por um maior envolvimento com a

situação. A riqueza de dados obtidos a partir deste envolvimento é mais importante que o

rigor científico (CHENG, 2000).

Para Carvalho (2006) o desenvolvimento de produtos pode ser dividido em seis

partes, que são: (i) identificar as oportunidades através das tendências do mercado, dos

produtos existentes e das necessidades dos clientes, (ii) definir o produto baseando-se nas

24

necessidades dos clientes, nas especificações dos produtos e no estilo básico do produto, (iii)

conceber o produto, (iv) projetar o produto, (v) proteger o produto da concorrência e (vi)

lançar o produto.

Para Slack et al. (1999), o resultado de um projeto é uma especificação bem

detalhada do produto, que exige uma coleta de informações que o definem totalmente com seu

conceito global (forma, função e benefícios do projeto), seu pacote (projeto de todos os

produtos individuais necessários para apoiar o conceito) e o processo pelo qual o pacote será

criado (especificando como os vários produtos no pacote devem ser produzidos). Para chegar

a este ponto, o projeto deve passar por diversas etapas. Embora, na prática, os projetistas

alterem as ordens de algumas delas, a Figura 3 mostra a ordem usual das etapas de

desenvolvimento de produtos (SLACK et al., 1999).

A geração do conceito de novos produtos pode vir de fontes externas à organização,

como consumidores e concorrentes, ou mesmo de fontes internas da organização, como

vendas ou planejamento e desenvolvimento (SLACK et al.,1999).

Com os conceitos gerados, inicia-se o projeto preliminar com os objetivos de ter uma

primeira versão das especificações dos produtos do pacote e de definir os processos para gerá-

lo. Nem todos os conceitos gerados são necessariamente desenvolvidos posteriormente. Cabe

ao projetista identificar quais deles devem seguir no projeto.

25

Triagem

Geração do conceito

Projeto Preliminar

Avaliação e Melhoria

Prototipagem e

Projeto Final

O Processo O PacoteO Conceito

Figura 3: Etapas do projeto do produto


Normalmente, os projetos preliminares apresentam pontos que devem ser

aperfeiçoados. Por este motivo, existe uma etapa de avaliação e melhoria do projeto. Somente

após a implementação das melhorias é que se inicia a prototipagem e o projeto final.

2.2 Métodos de Desenvolvimento de Produtos

Para a execução das etapas descritas anteriormente existem diversos métodos e

técnicas desenvolvidas para facilitar e padronizar o desenvolvimento. Para Cheng (2000), as

técnicas possuem diferenciação metodológica de acordo com o setor em que a indústria atua.

Exemplos de métodos existentes para o desenvolvimento de produtos e que são usualmente

utilizadas pelos departamentos de Planejamento e Desenvolvimento (P&D) são: (i) Design for

26

Manufacturing, (ii) Design for Assembly, (iii) Computer Aided Design (CAD), (iv)

Engenharia de Valor, (v) Failure Tree Analysis (FTA), (vi) Design for Six Sigma (DFSS), (vii)

Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) e (viii) Quality Function Deployment (QFD).

O QFD é um dos métodos mais completas, já que abrange várias das etapas citadas

anteriormente em um único método (SLACK et al., 1999). Além de utilizar grande quantidade

de dados, utiliza lógica de causa e efeito, realiza o desdobramento da análise dos dados por

etapas e correlaciona os dados (NASCIMENTO, 2002). O FMEA é outro método usado com

intensidade no desenvolvimento de produtos. Esta intensidade de uso se deve ao fato de ser

capaz de identificar possíveis modos de falha mesmo antes do lançamento do produto

(GARCIA, 2000).

Pelos motivos citados anteriormente e, por sua importância no desenvolvimento de

produtos, foram escolhidos os métodos de QFD e FMEA para o desenvolvimento deste

projeto os quais serão detalhados a seguir. Segundo Ginn et al. (1998), o FMEA deve ser

usado inicialmente para desenvolvimentos e planejamentos, com a ajuda posterior do QFD.

Para Fernandes e Rebelato (2006), o FMEA enfoca a análise dos riscos atuais e potenciais de

falha de cada função do produto. Ele objetiva manter as qualidades básicas do produto,

visando atingir o nível esperado de qualidade.

2.2.1 FMEA

Neste capítulo é apresentado o resultado da pesquisa realizada em publicações e

periódicos sobre FMEA.

2.2.1.1 Introdução e Histórico do FMEA

O FMEA foi desenvolvido pelo exército americano em novembro de 1949 e foi

inicialmente chamado de Procedimento para Analisar Criticamente os Modos de Falha e seus

Efeitos (Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Critical Analysis). Os modos

27

de falha eram classificados conforme seu impacto no sucesso das missões e na segurança dos

equipamentos usados (FMEA INFO CENTRE, 2006).

O FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) é um método analítico utilizado pela

equipe de um projeto com o objetivo de garantir que os potenciais modos de falha e seus

efeitos sejam considerados e discutidos antes do término do projeto (ECHEVESTE, 2005).

Usualmente existem dois tipos de FMEA: (i) o FMEA de Produto e (ii) o FMEA de

Processo (FREITAS; COLOSIMO, 1997). O primeiro é utilizado no desenvolvimento de

produtos e projetos, enquanto que o segundo é aplicado no desenvolvimento e na análise dos

processos produtivos. Neste trabalho serão descritas somente as características do FMEA de

Produto, que é conhecido também como FMEA de Projeto ou DFMEA (Design Failure Mode

and Effect Analysis).

Segundo Freitas e Colosimo (1997), o objetivo do FMEA é identificar os modos de

falha em potencial dentro de um projeto, todas as probabilidades de falha catastróficas e

críticas, de tal maneira que possam ser eliminadas ou minimizadas através da correção do

projeto, o mais cedo possível.

De acordo com Palady (1997), o FMEA é um método muito eficiente e de mais

baixo risco para prevenção de problemas e identificação de soluções com baixo custo. Ele

permite que sejam mensurados os benefícios obtidos com sua implementação. Se for

implementado com eficácia, os benefícios serão percebidos pelos clientes e pela empresa,

com a redução dos custos de falhas.

Para Price (1997), esté método é usado extensivamente na indústria aeroespacial e

automotiva para verificar a segurança dos projetos elétricos e mecânicos, e para alertar para

qualquer problema com o projeto. Segundo Freitas e Colosimo (1997), seu uso deve ser

iniciado tão logo se disponha das informações preliminares do projeto, relacionadas aos

28

componentes. O FMEA relaciona os modos de falha com os efeitos, as causas da falha, seus

riscos e os mecanismos de prevenção da ocorrência. Seu uso consistente geralmente leva à

descoberta de problemas que não haviam sido antecipados e ao estabelecimento de

prioridades para a sua correção. O produto em questão pode ser um automóvel ou qualquer

uma de suas partes, variando somente as funções analisadas.

O FMEA é indicado para qualquer aplicação a qual se deseja garantir especificações

de clientes, mantendo as especificações de engenharia documentadas, com controle dos

processos e dos fornecedores, eliminando falhas potenciais e evoluindo no desenvolvimento

do produto. Seus maiores benefícios são: (i) plano de prevenção, (ii) identificação de

alterações da especificação, (iii) redução de custos, (iv) redução das perdas, (v) redução dos

custos de garantia e (vi) redução de custos não-agregados ao produto (FMEA INFO

CENTRE, 2006).

Para Marconcin (2004), o FMEA de Produto auxilia a reduzir os riscos de uma falha

já que (i) ajuda na avaliação objetiva dos requerimentos do projeto, (ii) auxilia na avaliação

objetiva das alternativas de projeto, (iii) facilita a manufatura e montagem, (iv) aumenta a

probabilidade de que todos os modos potenciais de falha e seus efeitos sejam analisados, (v)

potencializa o conhecimento de todos os engenheiros em relação aos aspectos importantes da

qualidade e confiabilidade do produto, (vi) prioriza os aspectos da qualidade e confiabilidade

do produto, ordenando as ações de melhoria, (vii) fornece um formato aberto de análise e

(viii) provê um referencial que auxilia na avaliação e implementação de futuras alterações.

O FMEA é dividido em etapas e cada uma pode ser dividida em diferentes pontos a

serem discutidos durante seu uso. É necessário executar duas delas antes do uso do FMEA.

São elas: (i) estabelecer os requisitos dos clientes e (ii) definir a equipe (FREITAS;

COLOSIMO, 1997). Segundo FMEA Info Centre (2006a), é importante salientar que o FMEA

deve ser uma parte integral dos desenvolvimentos e que deve ser periodicamente atualizado

29

para refletir as alterações no desenvolvimento ou nas aplicações. A atualização do FMEA

deve ser a maior preocupação na revisão dos desenvolvimentos, inspeções ou outras

alterações importantes no projeto.

2.2.1.2 Etapas da Execução de um FMEA

Para se iniciar o uso do FMEA, é necessário conhecer os requisitos do cliente para

definir as principais funções do produto que está sendo desenvolvido. Para Freitas e Colosimo

(1997), o FMEA deve ser iniciado tão logo se disponha de informações preliminares do

projeto e tem que ser revisado à medida que informações adicionais estejam disponíveis.

O FMEA pode, inclusive, ser realizado com informações limitadas do

desenvolvimento, mas, neste caso, algumas perguntas básicas devem ser respondidas durante

o FMEA. São elas: (i) como cada parte pode possivelmente falhar, (ii) quais mecanismos

podem produzir estes modos de falha, (iii) quais podem ser os efeitos se estas falhas

ocorrerem, (iv) esta falha está numa direção segura ou não, (v) como pode se detectar a falha e

(vi) o que existe no design do produto para compensar esta falha (FMEA INFO CENTRE,

2006a).

Após o recebimento dos dados, forma-se a equipe que trabalhará no FMEA. Para

Freitas e Colosimo (1997), a utilidade do FMEA como um método de análise de projeto

depende de dois fatores: (i) qualidade de informações utilizadas para sua confecção e (ii)

eficácia com a qual o conhecimento gerado a respeito de um problema é comunicado logo no

início do projeto, possibilitando, assim, que as ações corretivas e preventivas sugeridas

possam ser analisadas e implementadas. Estes dois fatores dependem diretamente da escolha

do pessoal que fará parte da equipe do FMEA.

Conforme Echeveste (2005), o responsável pelo FMEA deve envolver ativamente na

análise representantes de todas as áreas afetadas, como (i) materiais, (ii) manufatura, (iii)

30

montagem, (iv) qualidade e (v) assistência técnica, além de outras que forem necessárias e que

variem conforme a área de atuação do projeto. Precisam ser envolvidos também os projetistas

de outros itens que interagem com o item que está sendo projetado. O FMEA também deve

estimular a troca de idéias entre os setores envolvidos no projeto.

Há muitos documentos disponíveis e que devem ser usados pelo grupo que está

realizando o FMEA de um determinado produto. Entre eles destacam-se: (i) demanda dos

clientes, (ii) desempenho da concorrência, (iii) dados da assistência técnica, (iv) normas e (v)

capabilidade da manufatura (ECHEVESTE, 2005). Além destes, FMEA Info Centre (2006)

acrescenta as necessidades e os desejos dos clientes, sempre perguntando o que o produto está

sendo projetado para fazer e o que ele está sendo projetado para não fazer. Para FMEA Info

Centre (2006b), os modos de falha e os efeitos podem variar o nível dos detalhes, dependendo

do aprofundamento necessário e das informações disponíveis. Com a maturidade do projeto e

o aumento de informações, o FMEA se torna cada vez mais completo.

Uma vez definidos os requisitos dos clientes e estabelecida a equipe que realizará o

FMEA, procede-se com a utilização do método. O FMEA normalmente tem o aspecto de uma

planilha, conforme exemplo no Apêndice I. Nas colunas estão dispostos os pontos da planilha

que serão descritos a seguir e que são norteadores das etapas que se segue para construir

FMEA do Produto.

• Cabeçalho

Para iniciar a construção do FMEA como um documento, deve-se definir os itens do

cabeçalho. O cabeçalho do FMEA possui as principais informações do documento como

(INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001):

- Número do FMEA: número do documento definido pela empresa;

- Identificação do Item: identificação do componente/subsistema/sistema;

31

- Modelo/Ano;

- Departamento;

- Responsável pelo projeto: nome do fabricante do componente. Deve ser incluído

também o nome do fornecedor, se aplicável;

- Preparado por: nome e telefone do responsável pelo FMEA;

- Datas: registro da data da primeira e da última edição do FMEA;

- Equipe do FMEA: lista com o nome e o departamento de cada um dos

componentes do grupo com autoridade para identificar e/ou realizar tarefas.

• Definição das Funções

Para iniciar a construção da planilha de FMEA propriamente dita, a primeira parte

consiste na definição das funções que serão realizadas pelo produto. Para Freitas e Colosimo

(1997) e Echeveste (2005), a função é uma descrição concisa e exata da tarefa que o item

deve desempenhar. Caso haja mais de uma função, elas devem ser listadas separadamente.

Pedott (2005) sugere que seja usado o fluxograma com as partes do produto, que

sejam utilizados verbos transitivos na descrição das funções e que funções extensas ou

complexas sejam desmembradas e analisadas separadamente. Também devem ser incluídas as

especificações requeridas. Quando todas as funções estiverem definidas e listadas, deve se

discutir os possíveis modos de falha para cada uma das funções.

• Modos de Falha

O modo de falha é a descrição pela qual o item pode falhar. Deve ser expresso em

termos físicos e não em termos que o cliente observa (FREITAS; COLOSIMO, 1997). Os

modos de falha são as maneiras pelas quais o produto potencialmente falharia em atender à

função para a qual será projetado. (INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001).

32

Devem ser listados todos os modos potenciais de falha, pertinentes a cada item ou função,

cuja probabilidade de ocorrência não seja nula (ECHEVESTE, 2005). Já para o FMEA Info

Centre (2006), os modos de falha devem cobrir todas as maneiras pelas quais os produtos

podem falhar, incluindo falhas randômicas ou por degradação. Não devem ser listados modos

de falha que possam ocorrer durante a produção ou montagem do produto. Estes devem estar

previstos no FMEA de Processo (FMEA INFO CENTRE, 2006).

Os modos de falha comumente encontrados nos FMEAs de produto são: (i)

deformações mecânicas como fissura, (ii) fraturas e afrouxamentos, (iii) oxidação, (iv) curto

circuito vazamento. Com os modos de falha definidos, listam-se todos os efeitos que estes

modos de falha podem causar.

• Efeitos da Falha

É a forma pela qual se manifesta o modo de falha (PEDOTT, 2005). Os efeitos

potenciais da falha também podem ser definidos como os efeitos do modo de falha na função,

como percebidos pelo cliente (INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001). Os

efeitos devem ser estabelecidos em termos do sistema, subsistema ou componente que está

sendo analisado. Normalmente, para cada modo de falha existe somente um efeito

correspondente.

Já para Freitas e Colosimo (1997), o efeito da falha é a conseqüência da ocorrência

do modo de falha percebida ou não pelo cliente, podendo ser local (não afeta outros

componentes) ou global (afeta outras funções ou componentes).

Os típicos efeitos potenciais de falha são os seguintes: (i) ruído, (ii) operação

intermitente, incorreta ou falta de operação, (iii) aspecto desagradável ou falha de aparência e

(iv) instabilidade. Para cada efeito deve ser avaliada a severidade.

33

• Severidade

A severidade (S) é medida por uma escala de um a dez, em que um significa efeito

pouco severo e dez significa efeito muito severo. A severidade aplica-se somente ao efeito e o

valor da severidade para cada efeito deve ser consenso entre os componentes do grupo

(ECHEVESTE, 2005).

A severidade é a classificação ao efeito mais grave para um dado modo de falha.

Para cada efeito atribui-se um valor de severidade e para cada modo de falha prevalecerá o

grau de severidade de maior valor dos efeitos listados (INSTITUTO DA QUALIDADE

AUTOMOTIVA, 2001). A severidade é também uma estimativa de quão difícil será a

execução da operação seguinte (FMEA INFO CENTRE, 2006). A Tabela 1 apresenta os

valores de severidade que podem ser utilizados.

Tabela 1 – Índices de Severidade

Efeito Critério: Severidade do Efeito SeveridadePerigoso sem aviso

prévio

A falha afeta a segurança da operação e/ou envolve não

conformidade com a legislação sem aviso prévio

10

Perigoso com aviso

prévio

A falha afeta a segurança da operação e/ou envolve não

conformidade com a legislação com aviso prévio

9

Muito Alto Produto inoperável (perda da função primária) 8

Alto Produto operável, mas com nível de desempenho reduzido.

Cliente bastante insatisfeito.

7

Moderado Produto operável mas com item de conforto/conveniência

inoperáveis. Cliente insatisfeito.

6

Baixo Produto operável mas com item de conforto/conveniência

operáveis com desempenho reduzido. Cliente um tanto

insatisfeito.

5

Muito Baixo Itens de ajustes não conformes. Defeito notado por mais de

75% dos clientes

4

Menor Itens de ajustes não conformes. Defeito notado por mais de

50% dos clientes

3

Muito Menor Itens de ajustes não conformes. Defeito notado por mais de

25% dos clientes

2

Nenhum Sem efeito perceptível 1

(Fonte: INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001)

34

• Classificação

A coluna de classificação pode ser usada para qualquer característica especial do

produto, para um componente, subsistema ou sistema que possa requerer controles adicionais

do projeto ou processo (INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001).

Para Echeveste (2005), as possíveis classificações a serem usadas podem ser de (i)

crítico para segurança, (ii) crítico para a qualidade, (iii) alterada a função, (iv) alterada a

condição de uso, (v) itens novos (desenho/material).

• Causas e Mecanismos Potenciais de Falha

A causa Potencial da Falha é definida como uma indicação de uma deficiência do

projeto, cuja conseqüência é o modo de falha (INSTITUTO DA QUALIDADE

AUTOMOTIVA, 2001). Na Figura 4, observa-se ainda que o modo de falha reflete no efeito

observado pelo cliente (PEDOTT, 2005).

Figura 4: Relação entre causa, modo e efeito

Fonte: Pedott (2005)

As causas do modo de falha são os acontecimentos que, do ponto de vista do

projetista, poderiam, por omissão ou uso indevido, resultar no modo de falha (FMEA INFO

CENTRE, 2006). Para Echeveste (2005), algumas possíveis causas podem ser: (i)

especificação incorreta do material, (ii) vida útil inadequada, (iii) tolerância indevida, (iv)

falta de normas de desenho/desenvolvimento, (v) sobrecarga, (vi) lubrificação insuficiente e

(vii) proteção insuficiente ao ambiente.

35

Os mecanismos de falha típicos podem incluir: (i) fadiga, (ii) escoamento, (iii)

instabilidade elástica, (iv) deformação lenta, (v) desgaste, (vi) corrosão, (vii) fusão, (viii)

oxidação química e (ix) eletromigração (ECHEVESTE, 2005 e INSTITUTO DA

QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001).

• Ocorrência

Ocorrência (O) é a probabilidade de um mecanismo específico ocorrer durante a vida

do produto, que pode ser expresso por um índice. A única forma de reduzir efetivamente o

índice de ocorrência é prevenindo ou controlando as causas/mecanismos do modo de falha,

através de uma alteração do projeto ou no processo (INSTITUTO DA QUALIDADE

AUTOMOTIVA, 2001).

Para Freitas e Colosimo (1997), a ocorrência é definida em função da estimativa da

probabilidade de ocorrência de uma causa da falha e dela resultar o modo de falha no produto,

dentro de um intervalo de tempo especificado.

A probabilidade de ocorrência de causa/mecanismo de falha potencial é estimada em

uma escala de um a dez. A Tabela 2 define os critérios a serem adotados para a definição da

ocorrência de cada causa, conforme norma QS9000. Para Echeveste (2005), os critérios

usados na definição da escala devem ser consistentes, para assegurar continuidade nos

estudos. Na determinação da probabilidade de ocorrência, algumas questões deveriam ser

consideradas (INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001):

a) Qual a experiência/histórico de campo com o componente?

b) O componente é proveniente ou similar ao nível anterior de componente?

c) Qual o significado das alterações em relação a uma versão mais antiga de

componente?

36

d) O componente é radicalmente diferente de um componente de um nível

anterior?

e) O componente é completamente novo?

f) A aplicação do componente mudou?

g) Quais as modificações no meio ambiente?

h) Foi utilizada uma análise de engenharia para estimar a taxa esperada de

ocorrência comparável para a aplicação?

i) Controles preventivos foram colocados em prática?

Tabela 2 – Índices de ocorrência

Probabilidade de Falha Taxas de Falha Possíveis Índice de Ocorrência≥ 100 por mil itens 10

50 por mil itens 9

20 por mil itens 8

10 por mil itens 7

5 por mil itens 6

2 por mil itens 5

1 por mil itens 4

0,5 por mil itens 3

0,1 por mil itens 2

Remota: Falha improvável ≤ 0,01 por mil itens 1

Muito Alta: Falhas Persistentes

Alta: Falhas Freqüentes

Moderada: Falhas Ocasionais

Baixa: Relativamente

Poucas Falhas

(Fonte: INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA. 2001)

Entre as literaturas pesquisadas, como do Instituto da Qualidade Automotiva (2001),

de Echeveste (2005) e do FMEA Info Centre (2006 e 2006a), existem diferentes critérios para

a definição dos índices de ocorrência, porém neste trabalho serão adotados os índices da

empresa onde se realiza o estudo, apresentados na Tabela 3.

37

Tabela 3 – Índices de Ocorrência adotados

Probabilidade de Falha PPM Índice de OcorrênciaQuase Certa ≥100.000 10

Muito Alta 50.000 9

20.000 8

10.000 7

5.000 6

2.000 5

1.000 4

500 3

100 2

Remota ≥10 1

Alta

Moderada

Baixa

(Fonte: GQ69, 2006)

• Controles Atuais do Projeto

Os controles objetivam prevenir a ocorrência ou detectar as falhas ocorridas e

impedir que cheguem ao cliente (FREITAS; COLOSIMO, 1997). Para o FMEA Info Centre

(2006), os controles de projeto são ações realizadas como parte normal do desenvolvimento e

que são designadas a minimizar a ocorrência de falhas ou aumentar a detecção de modos de

falha específicos. Os controles de projeto devem se relacionar diretamente com a prevenção

e/ou detecção de causas específicas de falha. Sendo assim, as atividades de prevenção,

validação/verificação do projeto devem ser listadas.

Existem dois tipos de controles de projeto a considerar (INSTITUTO DA

QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001):

a) prevenção: prevenir a ocorrência da causa/mecanismo de falha ou modo de falha,

ou reduzir a sua taxa de ocorrência;

b) detecção: Detectar a causa/mecanismo de falha, tanto por métodos analíticos ou

físicos, antes do item ser liberado para produção.

38

• Detecção

Detecção (D) é o índice associado ao melhor controle de detecção listado nos

controles atuais do projeto, para cada modo de falha. Para reduzir o índice de detecção

(melhorar a detecção) deve-se, geralmente, melhorar o planejamento do controle do projeto

(validação e/ou verificação) (INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001). Os

tipos de controles comumente implementados, segundo Pedott (2005), são: (i) inspeções, (ii)

medições e (iii) Poka Yoke.

Também é usada uma escala de um a dez para avaliar a detecção. O critério de

avaliação deve ser definido por consenso pelo grupo que está realizando o FMEA e, então,

utilizado com consistência (ECHEVESTE, 2005). A Tabela 4 define os critérios a serem

adotados para a definição da detecção, conforme norma QS9000.

Tabela 4 – Índices de detecção

DetecçãoCritério: Probabilidade de detecção pelo Controle de Projeto

Índice de DetecçãoAbsoluta incerteza Controle de projeto não irá e/ou não pode detectar uma

causa/mecanismo potencial e subseqüente modo de falha; ou

não existe Controle de Projeto

10

Muito remota Possibilidade muito remota que o Controle de Projeto irá

detectar uma causa/mecanismo potencial e subseqüente modo

de falha

9

Remota Possibilidade remota que o Controle de Projeto irá detectar

uma causa/mecanismo potencial e subseqüente modo de falha

8

Muito Baixa Possibilidade muito baixa que o Controle de Projeto irá detectar


7

Baixa Possibilidade baixa que o Controle de Projeto irá detectar uma

causa/mecanismo potencial e subseqüente modo de falha

6

Moderada Possibilidade moderada que o Controle de Projeto irá detectar


5

Moderadamente Alta Possibilidade moderadamente alta que o Controle de Projeto

irá detectar uma causa/mecanismo potencial e subseqüente

modo de falha

4

Alta Possibilidade alta que o Controle de Projeto irá detectar uma


3

Muito Alta Possibilidade muito alta que o Controle de Projeto irá detectar


2

Quase Certamente O Controle de Projeto irá quase que certamente detectar uma


1

(Fonte: INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001)

39

• Número de Prioridade de Risco (NPR)

O Número de Prioridade de Risco (NPR) é o produto dos índices de Severidade (S),

de Ocorrência (O) e de Detecção (D), conforme equação (1).

NPR = O x S x D (1)

onde: O é o índice de ocorrência, S é o nível de severidade e D é o nível de detecção.

Quanto maior for a ocorrência e a severidade, e quanto pior for a detecção, maior

será o risco. Portanto a equipe deve deslocar sua atenção e concentrar seus esforços nos itens

onde o risco é maior (ECHEVESTE, 2005).

• Ações Recomendadas

Com o cálculo dos riscos de cada modo de falha concluído, o grupo deve concentrar

ações de melhoria em todos os pontos onde o risco é maior e naqueles classificados como

críticos ou significativos. As ações corretivas devem ter impacto sobre os índices de

severidade, detecção e ocorrência, para então, reduzir o risco (FMEA INFO CENTRE, 2006).

Alterações no projeto podem reduzir a severidade do efeito ou a probabilidade de

ocorrência do modo de falha. A detecção do modo de falha pode ser melhorada com ações nas

etapas de verificação/validação do projeto. Além disto, quando a severidade for nove ou dez

deve-se assegurar que o risco seja controlado através de controles de projeto existentes

(INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001).

O engenheiro deve se responsabilizar para que todas as ações recomendadas sejam

efetivamente implementadas ou adequadamente abordadas. O FMEA é um documento

dinâmico que deveria refletir o último nível de alteração do projeto (INSTITUTO DA

QUALIDADE AUTOMOTIVA, 2001).

40

• Responsável pelas Ações Recomendadas e Data

Realizar melhorias envolve responsabilidade. Por isto, para a tarefa, é necessário

indicar um responsável. Na coluna Responsável pelas Ações Recomendadas são apresentados

os responsáveis por toda tarefa, bem como o prazo de conclusão de cada ação.

• Risco Resultante

Na coluna ao lado do nome do responsável e da data de conclusão de cada ação é

inserida uma nova coluna com o risco resultante após a implementação da ação. Este valor é

uma aproximação esperada e deve ser confirmado após a implementação das ações.

Em alguns casos, como na empresa onde se realiza o estudo, são colocados também

os novos índices de ocorrência, severidade e detecção que geraram o novo NPR esperado após

a implementação da ação.

Seguindo o roteiro apresentado, o FMEA torna-se um poderoso aliado na detecção de

problemas potenciais do produto, mesmo durante a fase de desenvolvimento. Mas o FMEA

sozinho não consegue fazer todo o desenvolvimento do produto, pois não contempla a voz do

cliente. Para desenvolver o produto, usando a criatividade dos projetistas baseado nas

necessidades do mercado pode ser usado o QFD.

2.2.2 QFD

Neste capítulo é apresentado o resultado da pesquisa realizada sobre QFD em

publicações e periódicos

• 2.2.2.1 Introdução e histórico do QFD

O QFD (Quality Function Deployment), cuja tradução para o português é

Desdobramento da Função Qualidade é uma conversão das demandas dos consumidores em

características de qualidade, desenvolvendo produtos acabados com qualidade de projeto. No

QFD os relacionamentos são desdobrados sistematicamente entre as demandas e as

41

características, começando com a qualidade de cada componente funcional e estendendo o

desdobramento para a qualidade de cada parte e do processo (AKAO, 1997).

Para Yacuzzy e Martín (2003), o QFD é um método de desenvolvimento de produtos

e serviços que ouve a voz do cliente, a traduz, em passos sucessivos, às características de

design e operação que satisfazem as demandas e expectativas do mercado. O QFD se tornou

um elemento integrador das distintas áreas da empresa, como marketing, engenharia e

qualidade.

Para Ribeiro et al. (2000), o QFD (i) é um método de gestão, pois auxilia no

gerenciamento de projetos simples ou complexos, (ii) é um método de planejamento, pelo

qual os esforços de engenharia são deslocados para a fase de planejamento, (iii) é um método

de solução de problemas, listando o que precisa ser realizado e como pode ser realizado, (iv)

facilita a modelagem do conhecimento, descobrindo o conhecimento técnico da equipe e (v)

fornece abertura à criatividade e inovações através de discussões multisetoriais em um

ambiente de engenharia simultânea.

O QFD foi concebido no Japão no final da década de 1960, em uma era em que a

indústria japonesa alterou seu método de produção pós Segunda Guerra Mundial de cópia e

imitação para um modelo de desenvolvimento de produto baseado na originalidade. Foi

desenvolvido como um método ou conceito para desenvolvimento de novos produtos. O livro

Quality Function Deployment foi o primeiro a ser publicado sobre QFD, em 1978. Os autores

foram o Dr.Shigeru Mizuno e Yoji Akao (AKAO, 1997).

O QFD foi apresentado para diversas empresas sem gerar muita empolgação. Até que

em 1972, no Estaleiro Kobe da Mitsubishi Heavy Industries, foi apresentada uma matriz que

garantia a qualidade dos desenvolvimentos, já que sistematizava a relação entre as

necessidades dos clientes e as características da qualidade incorporadas nos produtos. Esta

42

matriz da qualidade é hoje o núcleo principal do QFD. Com isto foi criado o QD (Quality

Deployment) (YACUZZY; MARTÍN, 2003).

Em 1975, a Sociedade Japonesa de Controle da Qualidade, dirigida por Yoji Akao,

estabeleceu um comitê para estudar o QFD. Em 1987, este comitê publicou um relatório final

da aplicação do QFD em 80 empresas japonesas, onde o método foi utilizado com os

objetivos de (i) estabelecimento da qualidade do desenvolvimento, (ii) realização de

benchmarking com os produtos da concorrência, (iii) desenvolvimento de novos produtos

para impulsionar a empresa à frente da concorrência, (iv) análise de informações sobre a

qualidade no mercado, (v) comunicação com processos posteriores sobre informações da

qualidade, (vi) redução do número de problemas iniciais de qualidade, (vii) redução do

número de alterações de desenho, (viii) redução do tempo de desenvolvimento, (ix) redução

dos custos de desenvolvimento e (x) aumento da participação de mercado (YACUZZY;

MARTÍN, 2003).

O primeiro contato dos ocidentais com o QFD ocorreu durante uma visita do Dr.

Ishikawa à Ford Motors Co. nos Estados Unidos. Após esta visita, houve um aumento do

interesse da Ford, que desencadeou uma série de visitas ao Japão para estudar o método

(DANILEVICZ, 2005). Desde então, o QFD tem sido utilizado em diferentes ramos da

indústria, contribuindo para a qualidade dos produtos e redução dos custos. Além disto,

muitas alterações ocorreram ao longo dos anos, visando aprimorar o método original e

acompanhar o desenvolvimento e a evolução de processos industriais e de serviços (AKAO,

1996).

Para Fernandes e Rebelato (2006), o QFD enfoca a satisfação e desempenho do

produto em relação ao cliente. Para Ginn et al. (1998), o QFD tem o objetivo de trazer a voz

do cliente para o desenvolvimento.

43

Como as diferentes definições já mencionaram, o QFD é um método para

desenvolvimento de produtos onde se deseja ouvir a voz do cliente e garantir um produto de

qualidade e sucesso. Para Yacuzzy e Martín (2003), o núcleo conceitual do QFD relaciona as

exigências dos clientes às características técnicas necessárias para satisfazê-las.

Segundo Kano apud Hearon e Mazur (2002), existem três tipos de exigências de

clientes: (i) exigências normais, que são aquelas típicas exigências que as pessoas de vendas

ouvem somente perguntando o que o cliente deseja, (ii) exigências compulsórias, que são

normalmente tão básicas que os clientes podem talvez nem lembrar de solicitá-las, até que

falhem. São exigências básicas do serviço, que quando ausentes geram alta insatisfação do

cliente e (iii) exigências desafiadoras, que são difíceis de descobrir. Estão além das

expectativas do cliente e sua ausência não causa insatisfação, mas sua existência satisfaz em

muito o cliente. É o tipo de serviço que faz com que os clientes voltem. O QFD também pode

ser usado também como uma ferramenta para ganhar a lealdade do cliente. Ouvindo a voz do

cliente e, como resultado deste trabalho, desenvolvendo pequenos diferenciais do produto,

não se limitando ao preço de venda, as empresas têm aumentado seus lucros (HEARON;

MAZUR, 2002). O modelo de qualidade de Kano, na Figura 5, demonstra os três tipos de

exigências dos clientes.

44

satisfação do cliente

insatisfação do cliente

suprir as expectativas

não suprir as expectativas

Exigências Normais

Exigências Compulsórias(óbvias)

Exigências Desafiadoras

Figura 5: Modelo de Qualidade de Kano

Fonte: Kano apud Haeron e Mazur (2002)

Além do desenvolvimento de novos produtos, o QFD pode ser usado também na

melhoria dos pontos negativos de produtos existentes. É possível utilizá-lo como método para

relacionar os dados da assistência técnica ao desempenho do processo de desenvolvimento de

produtos, para, assim, ter produtos que agradem mais aos clientes e que apresentem menos

problemas na aplicação (NASCIMENTO, 2002).

• 2.2.2.2 Etapas do QFD

O modelo utilizado neste trabalho é o modelo conceitual proposto por Ribeiro et al.

(2000), baseado no modelo de Akao (1990). Na Figura 6, tem-se o modelo, que é composto

por quatro matrizes: (i) matriz da qualidade, onde se faz o desdobramento da qualidade

demandada e das características da qualidade, (ii) matriz do produto, que é constituída do

desdobramento do produto em suas partes, (iii) matriz dos processos, que é construída a partir

do desdobramento dos processos em etapas e (iv) a matriz dos recursos, que é obtida a partir

do desdobramento dos itens de pessoal de infra-estrutura necessários.

45

Ainda segundo Ribeiro et al. (2000), algumas aplicações específicas podem não

necessitar das quatro matrizes descritas. Existem outros casos, entretanto, em que são

necessárias matrizes adicionais como a de recursos humanos, nos casos de processos que

exigem grandes habilidades manuais. Como neste trabalho não serão apresentadas as matrizes

de processo e de recursos do produto, estas também não serão apresentadas neste capítulo.

Carnevalli et al. (2002) realizaram uma pesquisa em empresas brasileiras e

concluíram que 25% das empresas pesquisadas realizam apenas a Matriz da Qualidade e que

70% das empresas utilizam pelo menos mais uma das matrizes na sua aplicação. Segundo

Cheng (1995 apud CARNEVALLI et al., 2002), não é possível garantir que a empresa

conseguirá atingir os valores de qualidade realizando somente a primeira matriz.

Figura 6: Modelo Conceitual de QFD

Fonte: Ribeiro et al. (2000)

46

• Matriz da Qualidade

Para Akao (1990), a matriz da qualidade pode ser definida como a matriz composta

do desdobramento da qualidade demandada e do desdobramento das características da

qualidade (C.Q.). A matriz da qualidade, com suas principais entradas e resultados é

apresentada na Figura 7.

Desdobramento das

Características da Qualidade IDi Ei Mi IDi*

Desdobramento

da Q

ualidade

Demandada Relacionamento da Qualidade

Demandada com as

Características da Qualidade DQij

Importância

Avaliação

Estratégica

Avaliação

Competitiva

Priorização

Especificações Atuais

Importância Técnica IQj

Avaliação da Dificuldade Dj

Avaliação da Competitividade Bj

Priorização das C.Q. IQj*

Figura 7: Exemplo de Matriz da Qualidade


Para AKAO (1990), o desdobramento da qualidade demandada é a identificação das

necessidades dos clientes. São as qualidades que o cliente deseja no produto. Para conhecer

estas qualidades, Ribeiro et al. (2000) sugerem que o desdobramento da qualidade demandada

deva ser iniciado pelas seguintes etapas:

- identificação dos clientes;

- ouvir a voz do cliente (pesquisa de mercado);

- desdobramento da qualidade demandada pelo cliente;

- importância dos itens da qualidade demandada.

Para Akao (1990), primeiro deve-se pesquisar as demandas expressas e as demandas

latentes do mercado que se deseja atingir. Para Ribeiro et al. (2000), a identificação do cliente

é importante para definir o público que se deseja alcançar com o produto que está sendo

47

projetado. Em alguns casos, é necessário dividir o mercado em classes para avaliar as

diferenças das demandas por classe.

Para Cheng et al. apud Marconcin (2004), uma pesquisa de mercado focada no

levantamento da qualidade demandada deve responder às seguintes perguntas:

- Qual é o público-alvo?

- Qual técnica será utilizada para obtenção das informações?

- Qual será o tamanho da amostra?

- Como as pessoas são selecionadas?

Para Ribeiro et al. (2000), as etapas que constituem a pesquisa de mercado são: (i)

identificação do problema e objetivos da pesquisa, (ii) planejamento da pesquisa, (iii)

questionário aberto e árvore da qualidade demandada e (iv) questionário fechado e priorização

da qualidade demandada.

- Identificação do Problema e Objetivos da Pesquisa: esta etapa deve ser realizada

por toda a equipe do QFD, com consulta a livros e conversas com especialistas. A

identificação do problema envolve definições do que será desenvolvido e qual a sua

abrangência. Para Roesch (1996), um problema pode ser definido tanto a partir de uma

observação, como da teoria, ou ainda de um método que se queira testar. Ainda segundo a

autora, no contexto de uma prática profissional, um problema é uma situação não-resolvida,

mas também pode ser a identificação de oportunidades até então não-percebidas pela

organização.

- Planejamento da Pesquisa: consiste na etapa em que passos importantes da

realização da pesquisa são planejados. Um deles é a obtenção de dados. Conforme Ribeiro et

al. (2000), há dois tipos de fontes de busca de informação: (i) fontes secundárias, onde as

informações precisam ser buscadas em banco de dados e catálogos, por exemplo, e (ii) fontes

48

primárias, onde os dados nunca foram coletados e é necessário um acesso direto aos clientes.

Gil (1995) define a interrogação direta das pessoas como levantamento, por meio do qual

basicamente deseja-se conhecer o comportamento do grupo pesquisado.

Outro ponto importante é que quando se seleciona uma parte da população, espera-se

que esta parte seja representativa da população. A amostragem se fundamenta em leis

estatísticas e pode ser classificada em dois grandes grupos: (i) amostragem probabilística, que

possui bases científicas e (ii) amostragem não-probabilística, cujos critérios dependem

somente do pesquisador, não apresentando base científica. Para Ribeiro et al. (2000), a

amostragem depende das características da população, do tipo de informação pesquisada e do

custo envolvido. A população deve ser estratificada, identificando as características

importantes para a pesquisa.

- Questionário Aberto e Árvore da Qualidade Demandada: para Gil (1995), os

questionários abertos são aqueles que os interrogados respondem com as próprias palavras,

sem restrições. Para Ribeiro et al. (2000), o questionário aberto é constituído de questões

amplas, mas que deverão atender aos objetivos principais e secundários. O questionário aberto

é aplicado com o objetivo de levantar possíveis alternativas para o questionário fechado, com

o objetivo de conhecer as necessidades dos clientes (demandas da qualidade). Uma vez

obtidas as necessidades dos clientes, estas demandas são, então, organizadas numa matriz

usando uma estrutura de árvore que reflete o desdobramento da qualidade demandada

(AKAO, 1990 / RIBEIRO et al., 2000).

- Questionário Fechado e Priorização da Qualidade Demandada: para Gil

(1995), questionários fechados são aqueles as respostas possíveis são apresentadas ao

respondente. Para Ribeiro et al. (2000), o questionário fechado é aquele em que os pesos (IDi)

podem ser atribuídos para os itens da qualidade demandada. Os conceitos atribuídos pelos

49

clientes no questionário fechado devem ser previamente definidos. Um exemplo de conceitos

que podem ser utilizados está na Tabela 5.

Tabela 5 – Exemplo de conceitos de importância

Importância Descrição0 Sem Importância

0,5 Importância pequena

1,0 Importância moderada

1,5 Importância grande

2,0 Importância muito grande


Para Akao (1990), além dos conceitos definidos pelos clientes para as qualidades

demandadas deve ser avaliada também a relação de cada qualidade demandada em relação à

concorrência (benchmarking) e em relação aos objetivos da própria empresa.

Segundo Ribeiro et al. (2000), os pesos obtidos para os itens da qualidade

demandada (IDi) podem ser corrigidos realizando-se a Avaliação Competitiva (Mi), onde

cada item da qualidade demandada é comparado em relação à concorrência, e a Avaliação

Estratégica (Ei), onde os itens da qualidade demandada são analisados em relação a sua

relevância para os negócios da empresa. A priorização dos itens da qualidade demandada

(IDi*) é calculada levando-se em conta estes três fatores, conforme equação (2) (RIBEIRO et

al., 2000).

IDi* = IDi . √Ei . √Mi (2)

onde: IDi são os índices da qualidade demandada, Ei é o índice da avaliação estratégica e Mi

é o índice da avaliação competitiva.

Desdobramento das Características da Qualidade: para Akao (1990), o

desdobramento das características da qualidade é uma ordenação sistemática das

características da qualidade que configuram o produto, baseada na lógica de um diagrama de

50

árvore. Para Ribeiro et al. (2000), essas características serão utilizadas para traduzir as

demandas da qualidade em requisitos técnicos, mensuráveis e objetivos.

O levantamento da intensidade do relacionamento (DQij) entre os itens da qualidade

demandada e as características da qualidade é realizado respondendo à questão: se a

característica da qualidade X for mantida em níveis excelentes estará assegurada a satisfação

da qualidade demandada? Se a resposta for sim, a relação é forte (peso 9), se a resposta for

parcialmente, a relação é média (peso 3), se a resposta for fracamente, a relação é fraca (peso

1) e se a resposta for não, então, a relação não existe (peso 0) (RIBEIRO et al., 2000). Para

Akao (1990), a parte mais problemática da matriz da qualidade é relacionar a qualidade

demandada com as características da qualidade.

Especificações Atuais: são as especificações atualmente empregadas na empresa para

a característica da qualidade correspondente (RIBEIRO et al., 2000).

Importância Técnica (IQj): é a relação que cada característica da qualidade mantém

com os itens da qualidade demandada e a importância relativa destes últimos. Seu valor é

calculado conforme equação (3) (RIBEIRO et al., 2000).

IQj = ΣΣΣΣ IDi* . DQij (3)

onde: IDi* é o índice da priorização dos itens da qualidade demandada e DQij é o índice da

intensidade do relacionamento entre os itens da qualidade demandada e as características da

qualidade.

Avaliação da Dificuldade (Dj): é a avaliação da dificuldade de modificar as

características da qualidade. Para a avaliação, pode ser usada a escala (i) 0,5 (muito difícil),

(ii) 1,0 (difícil), (iii) 1,5 (moderado) e (iv) 2,0 (fácil) (RIBEIRO et al., 2000).

Avaliação da Competitividade (Bj): é a avaliação das características da qualidade em

relação às características da qualidade da concorrência. Como método de avaliação, pode ser

51

usada a seguinte escala: (i) 0,5 para acima da concorrência, (ii) 1,0 para similar à

concorrência, (iii) 1,5 para abaixo da concorrência e (iv) 2,0 para muito abaixo da

concorrência (RIBEIRO et al., 2000).

Priorização das Características da Qualidade (IQj*): é o índice de importância técnica

corrigido pelos índices de avaliação da dificuldade e de avaliação da competitividade. É

calculado pela equação (4) (RIBEIRO et al., 2000).

IQj* = IQj . √Dj . √Bj (4)

onde: IQj é o índice da importância técnica, Dj é o índice da dificuldade e Bj é o índice da

avaliação da competitividade.

Forner (2003) realizou um estudo do emprego do QFD para o desenvolvimento de

veículos para o transporte público de passageiros. Na sua matriz da qualidade, a importância

dos itens da qualidade demandada (IDi) foi definida pela freqüência das colocações relatadas

pelos clientes. Já a avaliação estratégica dos itens da qualidade demandada (Ei) levou em

consideração as tendências do mercado internacional, analisadas pelos profissionais de

engenharia e de design da empresa. A avaliação competitiva (Mi) foi baseada nos

conhecimentos técnicos e comerciais das equipes de trabalho, através do conhecimento dos

produtos da concorrência.

Marconcin (2004) utilizou o QFD para melhorar o desenvolvimento de produtos na

empresa. Sua matriz da qualidade foi abastecida com os dados da área comercial da empresa.

A qualidade demandada resultante destes dados foi comparada com as características da

qualidade relacionadas. Assim, foi possível identificar a intensidade do relacionamento entre a

qualidade demandada e as características da qualidade.

52

• Matriz do Produto

Na fase de projeto detalhado, é importante esclarecer as relações entre a qualidade

demandada do produto final e as características de qualidade necessárias para cada peça do

produto (AKAO, 1990).

Para Ribeiro et al. (2000), a matriz do produto desdobra o produto nas partes que o

compõe. Isto irá ajudar a identificar as partes críticas para a qualidade do produto. Na Figura

8 está o conceito da Matriz do Produto.

Desdobramento das

Características da Qualidade IPi Fi Ti IPi*

Desdobramento

do Produto

Relacionamento das

Características da Qualidade com

as partes constituintes do produto

PQij

Importância

Dificuldade de

Implantação

Tempo de

Implantação

Priorização

Figura 8: Conceito de Matriz do Produto


Relacionamento das Características de Qualidade com as Partes do Produto (PQij): o

estabelecimento das relações é obtido através da resposta da seguinte pergunta: se a parte X

for excelente, estará assegurado o atendimento da especificação Y para a característica da

qualidade? Se a resposta for sim, a relação é forte (peso 9), se a resposta for parcialmente, a

relação é média (peso 3) e se a resposta for não, a relação é fraca (peso 1) (RIBEIRO et al.,

2000).

Importância das Partes (IPi): similar importância da qualidade demandada é a

definição da importância de cada parte para a obtenção da característica da qualidade. É

calculada conforme equação (5) (RIBEIRO et al., 2000).

IPi = ΣΣΣΣPQij . IQj* (5)

53

onde: PQij é o índice de relacionamento das características de qualidade com as partes do

Produto e IQj* é o índice de priorização das características da qualidade, corrigido.

Dificuldade de Implementação (Fi) e Tempo de Implementação (Ti): como os

próprios nomes já dizem, são os níveis de dificuldade de implementação e o tempo necessário

para implementação de melhorias na parte específica (RIBEIRO et al., 2000).

Priorização das Partes (IPi*): para Ribeiro et al. (2000), a priorização das partes é a

importância de cada parte levando em conta aspectos práticos de sua implementação como

tempo e dificuldade de implementação para a empresa. A priorização pode ser calculada

conforme equação (6).

IPi* = IPi . √Fi . √Ti (6)

onde: IPi é o índice de importância da parte, Fi é o índice da dificuldade de implementação e

Ti é o índice do tempo necessário para a implementação.

No estudo de caso de Forner (2003), a área de engenharia da empresa construiu uma

matriz do produto com o desdobramento do produto em seus componentes. O processo levou

em consideração a funcionalidade de cada componente no produto final e sua conseqüência

sobre cada característica da qualidade.

No exemplo de Marconcin (2004), foi considerado o fator de priorização das

características da qualidade corrigido (IQj*), bem como os pesos utilizados para demonstrar o

relacionamento entre as partes no cálculo da importância das partes (IPi). Com esta avaliação,

pôde-se identificar as características da qualidade que deveriam ser priorizadas para garantir a

qualidade demandada pelo cliente.

54

2.3 Estabilidade Térmica

Para várias aplicações industriais de capacitores de filme tem existido uma

necessidade de melhorar a densidade de energia que inevitavelmente conduz a designs

menores. Nas últimas três décadas, esta necessidade tem levado a grandes investigações em

inúmeros fatores de envelhecimento de capacitores como as propriedades elétricas, térmicas e

químicas do filme dielétrico (KONG; LEE, 2004). Para estes autores, tais estudos não são

suficientemente genéricos, tendo sido desenvolvidos através de muitas análises empíricas.

Como resultado do processo de uso de métodos empíricos, os novos desenvolvimentos em

pequenas mudanças tornaram-se caros e demorados.

O envelhecimento térmico é um dos principais mecanismos de falha em capacitores

de filme. Sabe-se que altas temperaturas podem reduzir consideravelmente a expectativa de

vida de capacitores de filme metalizado. Em temperaturas entre 40°C e 65°C, experiências

mostram que, com a redução em 8°C da temperatura ambiente, a expectativa de vida dos

componentes aumenta por um fator de dois. Isto aumenta a necessidade de conhecer a geração

de calor e sua distribuição dentro do componente (KONG; LEE, 2004).

Capacitores de polipropileno são utilizados na indústria devido ao seu baixo custo de

produção e grande confiabilidade. Eles são compostos de duas folhas (também chamadas de

filmes, ou dielétricos) de polipropileno com um dos lados metalizados com de zinco ou

alumínio bobinados. Em cada uma das faces da bobina existe uma camada de spray de zinco,

também chamada de testeira, conforme Figura 9 (EL-HUSSEINI et al., 2002).

55

Figura 9: Capacitor bobinado e suas partes

Fonte: EPCOS (2006)

Para Rabuffi e Picci (2002), o polímero mais importante para capacitores comerciais

é o polipropileno biaxialmente orientado. Outros materiais, como poliéster, ou papel, também

são usados, mas capacitores de polipropileno têm a grande vantagem de serem mais baratos e

possuírem uma baixa resistência série equivalente (ESR, sigla originada da expressão em

inglês Equivalent Series Resistance).

O aquecimento em capacitores ocorre em todos os tipos de capacitores de filme

metalizado devido à passagem da corrente. O calor é causado pelas resistências internas

intrínsecas do componente e outros tipos de perdas do capacitor. Geralmente, este calor é

indesejado e limita a vida dos capacitores (EL-HUSSEINI et al., 2002).

Para Ennis et al. (2002), sempre haverá perdas de energia e geração de calor em

capacitores. O hot spot, ou lugar de maior temperatura, é o resultado desta geração de calor e

da limitada condução de calor do núcleo da peça para seu exterior. Quando desenvolvem um

novo produto, os engenheiros devem levar em consideração as limitações dos dielétricos

orgânicos e a aceleração do envelhecimento dos dielétricos devido ao aumento da

temperatura.

56

Dielétricos são normalmente ótimos isolantes elétricos, mas também ótimos isolantes

térmicos. Por exemplo, a condutividade térmica do polipropileno é 0,17W/m/°K enquanto que

a do alumínio é 222W/m/°K (ENNIS et al., 2002). Para Schmitz (1999), o envelhecimento em

polímeros é um processo irreversível de mutação molecular acelerado pelo campo elétrico,

stress químico e elétrico.

Conforme Vetter (1997), o tempo de vida de capacitores com filmes orgânicos está

baseado na teoria de degradação cumulativa causada por temperatura, stress e pressão. O

autor equaciona a degradação térmica com a velocidade das reações químicas pela equação de

Arrhenius. O tempo de vida de capacitores é intensamente proporcional à velocidade da

reação. Isto pode ser observado pela equação (7), de Arrhenius.

Lt = A1 . eB/T (7)

onde: Lt é a expectativa do tempo de vida do componente em horas, A1 e B são constantes e T

é a temperatura em °K.

Para El-Husseini et al. (2002), devido à grande diferença dimensional dos materiais

utilizados é difícil determinar e controlar as variáveis físicas dentro e em volta do capacitor. A

potência dissipada ativa (P) e a potência reativa (Q) fornecidas pelo volume V da bobina

podem ser obtidas pelas equações (8) e (9), respectivamente (EL-HUSSEINI et al., 2002).

P = ∫ ∫V∫ Pv (r, z, w)dv (8)

Q = ∫ ∫V∫ QV (r, z, w)dv (9)

onde: Pv e Qv são, respectivamente, a potência volumétrica ativa e reativa que dependem do

raio (r) da bobina, da sua altura (z) e da freqüência (w).

A potência ativa consumida no dielétrico (D) pode ser deduzida da potência reativa,

conforme equação (10) (EL-HUSSEINI et al., 2002).

57

D = Q tgδ (10)

onde: Q é a potência reativa e tgδ é a tangente de delta, que representa o coeficiente de perdas

do capacitor.

Então, a potência total dissipada pode ser dada pela equação (11)

Ptot = P + Q tgδ (11)

onde: δ é o ângulo de perda dielétrica.

Para Seguin et al. (1998), a geração de calor e o aumento da temperatura em

capacitores de potência são conseqüências das perdas elétricas que são normalmente

representadas pela resistência série equivalente ESR (Equivalent Series Resistance) definida

da potência ativa (P) dissipada pelo capacitor para uma corrente RMS, conforme equação

(12).

P = ESR . I2RMS (12)

onde: IRMS é a corrente e ESR também pode ser definido como o somatório das resistências

ôhmicas equivalentes (RΩ) e das resistências dielétricas (RD), conforme equação (13)

(SEGUIN et al., 1998).

ESR = RΩΩΩΩ + RD (13)

Considerando que as perdas, em watts, de qualquer resistência elétrica podem ser

calculadas pela equação (14), pode-se concluir que as perdas ôhmicas podem ser calculadas

conforme a equação (15) e as perdas dielétricas podem ser calculadas conforme a equação

(16).

P = R . I2RMS (14)

onde: P é a potência dissipada, R é a resistência e IRMS é a corrente

PΩΩΩΩ = RΩΩΩΩ . I2RMS (15)

58

PD = RD . I2RMS (16)

onde: PΩ e PD são, respectivamente, a potência ôhmica e a dielétrica dissipadas, RΩ e RD são

as resistências equivalentes que geram estas perdas e IRMS é a corrente.

Desta maneira a equação (12) pode ser reescrita conforme a equação (17).

P = PΩΩΩΩ + PD (17)

Para baixas freqüências, o valor de RΩ é apenas uma pequena parcela do valor de

ESR (SEGUIN et al., 1998). O valor de RΩ é essencialmente devido a três diferentes origens.

As perdas ôhmicas são originadas da soma das perdas nos eletrodos (Pe) que é a superfície

metalizada do filme metalizado, na camada metalizada da schoopagem (Ps) e nos cabos de

conexão internos (Pc), conforme equação (18).

PΩ = Pe + Ps + Pc (18)

As perdas nos eletrodos dependem da quantidade de material condutor depositado

sobre o filme, que pode ser avaliada por sua resistividade. Quanto menos material condutor,

maior será a resistividade da superfície, gerando maiores perdas que, por fim, geram mais

calor. Como a quantidade de material sobre o filme plástico pode não ser constante, pois ela

depende do perfil de metalização utilizado, é possível dividir a largura do filme em dez faixas

representativas desta resistividade. Para cada faixa, é atribuído um valor da resistividade

média na faixa, conforme exemplificado na Figura 10. Na Figura 10 são demonstrados os três

perfis de metalização mais aplicados atualmente. De cima para baixo, o perfil flat, o perfil

rampa e o perfil degrau. Em todos os desenhos destes exemplos, observa-se que a camada

metalizada é mais espessa à esquerda. Esta espessura indica a quantidade de material condutor

que está depositado sobre o filme. Quanto mais material condutor houver, maior será a

condutividade naquela região e, conseqüentemente, menor será a resistividade (ou

simplesmente resistência) na mesma região.

59

Figura 10: Divisão da resistividade dos filmes

Fonte: Elaborado pelo autor (2007)

Em um exemplo comercial existente de filme rampa, a especificação da resistividade

é de 4 ohms por quadrado na lateral, que apresenta maior espessura de material condutor e de

24 ohms por quadrado na lateral oposta (à direita no exemplo da Figura 10). Os valores

representativos da resistividade deste exemplo, em ohms por quadrado, são: 23 | 21 | 19 |

17 | 15 | 13 | 11 | 9 | 7 | 5.

A corrente que passa pelo filme também não é constante ao longo de sua largura. A

corrente é máxima na primeira das faixas (aquela com mais metal condutor depositado) e vai

reduzindo até chegar a zero na extremidade oposta da camada metalizada. Conhecendo a

resistividade de cada faixa do filme e considerando que a corrente reduz a uma taxa constante

ao longo da largura do filme, pode-se calcular a potência dissipada em cada uma das dez

faixas. As perdas totais nos eletrodos (Pe) são o equivalente à soma das perdas de todas as

faixas, conforme as equações (19) e (20).

PFaixa = resistividade média da faixa * corrente na faixa (19)

Pe = Σ( PFaixa 1 + PFaixa 2 + ... + PFaixa 10 ) (20)

60

Para o cálculo da perda na camada metalizada da schoopagem (Ps), deve-se conhecer

a corrente que passará pela camada da schoopagem. Para o caso de duas bobinas em paralelo,

esta corrente é a metade da corrente total, isto é, a corrente se divide pelos dois capacitores

que estão construídos em paralelo. Também é necessário conhecer a resistência da camada de

zinco (em ohms). Com a corrente e a resistência, calcula-se a perda Ps, baseada na equação

(14).

A última das perdas ôhmicas, a perda nos cabos de conexão internos (Pc), pode ser

calculada de forma similar às perdas da schoopagem. Conhecendo a corrente que flui por cada

um dos fios, seu comprimento e a resistividade do cobre (em ohms*mm2/mm), pode se

calcular a potência dissipada pelos fios de cobre (Pc).

Já RD pode ser definido pela equação (21).

RD = tgδ / (C.w) (21)

onde: RD representa as perdas dielétricas, tgδ representa o coeficiente de perdas, C é o valor

da capacitância e w é o valor do período, que é inversamente proporcional à freqüência de

aplicação.

Como tgδ é praticamente constante, o valor de RD fica proporcional ao valor do

inverso da freqüência para uma mesma capacitância (SEGUIN et al., 1998).

Na Figura 11 pode ser visto o valor de ESR para um determinado capacitor e as

parcelas de RΩ e RD em freqüência.

61

Figura 11: Comportamento de ESR e suas parcelas RΩΩΩΩ e RD

Fonte: Seguin et al. (1998)

A dependência de tensão do valor de ESR em uma dada temperatura e tensão, para

três freqüências, pode ser vista na Figura 12. O valor de ESR é constante até um determinado

valor de tensão (400V, neste exemplo) e aumenta após este valor devido às descargas parciais

que ocorrem na borda de contato do filme metalizado. Esta faixa estável do valor de ESR é

uma importante propriedade do capacitor para a avaliação das perdas resultantes e para

avaliação da dependência do valor de ESR em relação à freqüência (SEGUIN et al., 1998).

A dependência do valor de ESR em relação à freqüência em diferentes temperaturas

pode ser vista na Figura 13 (SEGUIN et al., 1998).

Freqüência (kHz)

@

62

Figura 12: ESR x tensão


Figura 13: ESR x freqüência


O modelo e as experiências mostram que para a mesma corrente, quanto mais longo

o capacitor, maior será a potência dissipada. Isto é devido ao fato de que, para uma dada

freqüência, o ESR de um capacitor curto é menor que de um capacitor longo com a mesma

capacitância. Dado que o ESR indica o auto-aquecimento dos capacitores, parece lógico

Freqüência (kHz)

Tensão Eficaz (V)

63

esperar que capacitores menores auto-aqueçam menos que capacitores longos (EL-HUSSEINI

et al., 2002).

A dissipação de calor de dentro das bobinas depende das camadas de polipropileno,

da metalização e da geometria das bobinas. O calor pode ser irradiado por condução,

convecção e por radiação (EL-HUSSEINI et al., 2002).

• Condução:

Para El-Husseini et al. (2002), a condutividade térmica dentro de uma bobina ocorre

mais facilmente na direção das testeiras pela camada metalizada do filme e não através das

camadas de dielétrico, que atua mais como isolante.

• Convecção:

Segundo El-Husseini et al. (2002), a convecção é normalmente a maneira mais

utilizada para a transferência de calor do capacitor para o ambiente. A convecção é função da

superfície, da velocidade do ar e da temperatura externa. O coeficiente hc descreve o grau de

transferência térmica de uma área (A), sendo função da velocidade do fluido e das

propriedades de transferência de massa como densidade e viscosidade. A potência dissipada

por convecção pode ser calculada conforme equação (22):

PCONV = hc A ∆∆∆∆T (22)

onde: ∆T é a diferença de temperatura entre o ambiente e a superfície.

• Radiação:

Radiação, como convecção, é também uma função da superfície e do ambiente. A

radiação é dependente não somente da diferença de temperatura da superfície e do ambiente,

mas também das temperaturas envolvidas. A potência radiada de uma superfície (A) à

64

temperatura Ts, num ambiente à temperatura T∞ é dada pela equação (23) (EL-HUSSEINI et

al., 2002).

PRAD = σσσσ εεεε A (Ts4 - T∞∞∞∞

4) (23)

onde: ε é a emissividade da superfície e σ = 5.67x10-8.

Conforme El-Husseini et al. (2002), a transferência de calor por radiação pode ser

considerada mais significativa que a transferência de calor por convecção sozinha.

A Figura 14 demonstra a radiação de temperatura em bobinas com diferentes

larguras ou tamanhos de filme metalizado. Também é possível comprovar aqui que para

bobinas maiores, a temperatura da bobina é maior devido ao valor de ESR.

Para Ennis et al. (2002), em aplicações de alta freqüência ou de pulsos repetitivos

onde uma corrente RMS significativa passa pelo capacitor, o desenho do produto deve

considerar a existência do hot spot dentro do capacitor devido a suas perdas internas de

energia. Estas perdas consistem em perdas ôhmicas nas partes metálicas condutivas e em

perdas dielétricas que dependem da freqüência de aplicação.

As perdas dielétricas são função dos materiais usados e sua montagem. Elas estarão

definidas uma vez que a estrutura dielétrica estiver selecionada. Tais perdas podem ser bem

pequenas em materiais não-polarizados como polipropileno. Além disto, perdas ôhmicas

podem ser reduzidas através de filmes mais estreitos ou condutores mais curtos. (EMMIS et

al., 2002).

Para Nucci et al. (1991), um aumento de temperatura de aproximadamente 30°C

pode causar um encolhimento do filme de polipropileno. O encolhimento se torna evidente

em temperaturas acima de 100°C.

65

Figura 14: ESR x freqüência

Fonte: El-Husseini et al. (2002)

O aquecimento nas bordas de contato pode ser causado também por pulsos de

corrente originados de uma rápida variação de tensão que é típica na aplicação de capacitores

de potência. Estes pulsos têm uma duração curta em comparação às constantes térmicas no

tempo e, portanto, o aumento de temperatura produzido deve ser levado em consideração. O

efeito desta dissipação pode ainda estar presente quando um pulso subseqüente é aplicado,

dependendo do intervalo de tempo entre os pulsos (NUCCI et al., 1991).

°C

°C

°C

°C

66

Segundo Nucci et al. (1991), as perdas na região de contato não dependem da

capacitância e, sim, da construção tecnológica adotada, da largura do filme e da tensão

aplicada.

Para Vetter (1997), o hot spot de capacitores encontra-se numa região a dois terços

da altura do capacitor, próxima do seu núcleo, mas não exatamente sobre ele, já que a

temperatura é gerada pelo filme metalizado. Ainda segundo Vetter (1986), a resistência

térmica de um capacitor é definida pelo cociente da diferença de temperatura entre o meio

ambiente e o hot spot pela potência total dissipada, conforme equação (24).

Rth = ∆T / (PD + PΩ) (24)

onde: Rth é a resistência térmica, ∆T é a diferença de temperatura entre o meio ambiente e o

hot spot, PD é a potência dissipada pelo dielétrico e PΩ é a potência ôhmica dissipada.

67

3 ABORDAGEM PARA MELHORIA DE

CAPACITORES DE POTÊNCIA

Neste capítulo, será exposto o cenário do estudo, com a apresentação da empresa, do

produto estudado e da sua aplicação. Será apresentada a situação atual de desenvolvimento de

produtos, com a identificação das oportunidades de melhoria. Por fim, será discutir-se-á uma

proposta de abordagem para novos desenvolvimentos, envolvendo os métodos QFD e FMEA.

3.1 Cenário do Estudo

Para iniciar a exibição do cenário de onde se realizará o estudo, será apresentada a

empresa. No item seguinte, o produto-alvo deste estudo será exposto, com as principais etapas

de produção, a descrição de suas partes e as funções de cada uma delas. Isto auxiliará na

compreensão dos termos técnicos utilizados durante o trabalho. Os capacitores de potência a

serem estudados são projetados para aplicação em sistemas de UPS (Uninterruptible Power

Supply) e, para encerrar a apresentação do cenário, haverá uma descrição da aplicação e suas

principais exigências.

3.1.1 Apresentação da Empresa

A EPCOS (Electronic Parts and Components) é uma multinacional com sede em

Munique, na Alemanha, com plantas nos cinco continentes, sendo que no ano fiscal

2005/2006 obteve um faturamento global de €1,3 bi. A EPCOS nasceu da união das empresas

da divisão de componentes eletrônicos da SIEMENS que, em 1999, foi aberta para o mercado

de ações. Inicialmente a empresa se chamava Siemens & Matsushita, mas depois tornou-se

EPCOS. A Siemens e a Matsushita do Japão ainda são suas acionistas majoritárias.

68

A EPCOS produz componentes eletrônicos passivos para a maioria das aplicações da

indústria eletrônica. Seus principais produtos são (i) capacitores de filme, (ii) capacitores

eletrolíticos, (iii) indutores, (iv) componentes cerâmicos e (v) filtro de onda de superfície.

Atualmente a EPCOS é a empresa líder no mercado de componentes eletrônicos da Europa e a

segunda no mercado mundial, sendo a única empresa européia entre as dez maiores do

mundo. A Figura 15 apresenta a distribuição da companhia no mundo.

Figura 15: Distribuição da EPCOS pelo mundo

Fonte: EPCOS (2006)

A EPCOS do Brasil, com sede em Gravataí/RS é a única planta fabril da EPCOS na

América Latina e produz capacitores de filme plástico e eletrolítico. Fundada em 1954, em

Porto Alegre, com o nome de Icotron (Indústria de Componentes Eletrônicos), foi comprada

em 1958 pela SIEMENS. Em 1999, juntamente com as outras empresas da divisão de

componentes eletrônicos da SIEMENS, a Icotron se transformou em EPCOS do Brasil. A

Figura 16 apresenta uma foto aérea da empresa.

69

Figura 16: EPCOS do Brasil

Fonte: EPCOS (2006)

A EPCOS do Brasil possui atualmente aproximadamente 1.500 colaboradores diretos

e no ano fiscal de 2005/2006 obteve um faturamento de € 115 milhões. Destes, 40% foram

para o mercado interno e 60% para o mercado externo. Os clientes em geral são empresas

fabricantes de bens duráveis tais como automóveis, televisores, máquinas de lavar roupa,

geladeiras e artigos eletrônicos em geral. Seus produtos são, em sua maioria, commodities e

geralmente são fabricados em grandes volumes, por pedido.

As atividades da EPCOS do Brasil são divididas em quatro miniunidades, conforme

a aplicação e o modo construtivo do componente:

− capacitores eletrolíticos: à base de eletrólito para aplicação em baixas tensões DC;

− capacitores de filme para aplicação AC: para aplicações na linha branca e de potência;

− capacitores de filme com tecnologia Stacked: para aplicações de baixas tensões DC;

− capacitores de filme com tecnologia Wound: para aplicações de baixas tensões AC.

O estudo de caso a ser apresentado é da unidade de capacitores de filme para

aplicação AC, na área de capacitores de potência.

70

3.1.2 Apresentação do Produto e do Processo Produtivo

Neste trabalho, está sendo estudada somente uma família de capacitores para

aplicação em UPS. Os capacitores desta aplicação são comercialmente chamados de

Capacitores de Eletrônica de Potência ou, em inglês, Power Electronic Capacitors (PEC).

As duas principais normas internacionais que regem estes capacitores e que indicam

quais testes que devem ser realizados são a (i) IEC61071-1/2 da Europa e a (ii) UL810 dos

Estados Unidos. Estas homologações são freqüentemente solicitadas pelos clientes. Quando

se iniciou o desenvolvimento de capacitores, antes da existência de uma série de produtos

específica para UPS, foram utilizados capacitores similares existentes na época, mas que

tinham sido desenvolvidos para aplicações distintas. Muitos testes solicitados pelas normas

para UPS já tinham sido realizados com sucesso nos componentes existentes. Baseado nos

resultados destes testes foi realizada uma aprovação inicial por similaridade para alguns

capacitores. Tais testes foram repetidos posteriormente, quando o desenvolvimento do

componente já estava mais solidificado. Os capacitores PEC desenvolvidos são uma variante

de capacitores que já existiam para outras aplicações

Os principais parâmetros de um capacitor são sua capacitância e sua tensão de

aplicação. Esta é dada pela aplicação do cliente e, portanto, é informada por ele. Já a

capacitância pode ser calculada pela equação (25).

C = εεεε . A / d (25)

onde: C é a capacitância, ε é a constante dielétrica do material, A é a área útil metalizada

(largura do filme multiplicado pelo seu comprimento) e d é a espessura do filme metalizado.

Como a espessura depende somente da tensão de aplicação do produto e a constante

dielétrica não muda uma vez que sempre se utiliza polipropileno, quanto maior a capacitância,

maior será a área útil metalizada. Esta é proporcional à largura e ao comprimento do filme.

71

Portanto, quanto maior a capacitância, maior será o comprimento de filme e

conseqüentemente maior será o diâmetro da bobina.

Para apresentar o produto e suas partes, é necessário apresentar as principais partes

do processo produtivo.

• Bobinagem

É a primeira etapa do processo da montagem de capacitores e, como o nome diz,

consiste em bobinar ou enrolar dois filmes plásticos metalizados sobrepostos, conforme

ilustrado nas Figuras 9 e 17. No caso dos capacitores para aplicação em UPS, eles são

bobinados sobre núcleos plásticos. Cada bobina possui um determinado número de voltas,

conforme projetado pelo engenheiro, respeitando as regras de desenho da empresa ou, em

casos especiais, de acordo com a solicitação do cliente.

Figura 17: Bobina de capacitor em corte

Fonte: EPCOS (2006)

Os dois filmes, que também podem ser chamados de folhas, são compostos de um

polipropileno especial para a aplicação de capacitores por ser biaxialmente orientado. Esta é

uma característica que garante que o encolhimento será semelhante no eixo da largura e do

comprimento. Cada filme possui um dos lados metalizado com uma liga de alumínio e zinco,

que serão os condutores do capacitor. A quantidade de alumínio e zinco resulta na

72

resistividade da camada metalizada e é um fator importante na determinação da vida dos

capacitores. Cada filme também possui uma faixa não metalizada, localizada em uma de suas

extremidades, chamada de borda livre. Ela é importante para evitar o curto-circuito entre os

dois filmes que estarão em potenciais elétricos diferentes.

Os principais parâmetros do processo de bobinagem são (i) a tração do filme, (ii) a

tensão da bobinagem e (iii) o escorregamento entre os filmes. O escorregamento é a distância

entre os dois filmes que não são exatamente sobrepostos. Esta distância é importante para o

processo seguinte. A Figura 17 mostra uma bobina em corte, com as várias camadas da folha

1 e da folha 2 e o escorregamento.

Desde o princípio da bobinagem até o final da vida do capacitor, ele deve ser

protegido da umidade do ar. A umidade reage com o zinco da camada metalizada, corroendo e

eliminando este material. Com a eliminação do zinco, o capacitor perde seu principal

parâmetro, que é a capacitância. Sem capacitância, ou com capacitância reduzida, o capacitor

não atende às especificações do cliente.

Para evitar ao máximo o contato do filme com o meio externo, a matéria-prima é

enviada pelos fornecedores em embalagens a vácuo que só são abertas momentos antes de

iniciarem a bobinagem. Durante todo o processo de montagem, as bobinas ficam em estufas

ou ambientes onde a umidade é controlada em níveis mínimos até que o capacitor seja selado.

• Schoopagem

Na schoopagem, as bobinas recebem uma camada de metal sob forma de spray em

suas bordas laterais. Esta camada metálica possibilitará a contactação elétrica dos futuros

capacitores. Aplica-se uma camada de zinco puro, fundido através de arcos elétricos e

borrifado sobre a testeira da bobina através de um cone de ar. O zinco, que originalmente é

um fio maciço, depois de fundido, transforma-se em pequenos grãos. Nesta etapa, é

73

importante um acompanhamento constante dos parâmetros de temperatura e granulometria. A

granulometria garante a qualidade e profundidade de penetração da camada de zinco no

escorregamento do capacitor e a temperatura garante que o grão não chegará nem muito

quente nem muito frio e já solidificado no filme metalizado. Na Figura 18 observa-se a

estrutura em corte do capacitor após a finalização do processo de schoopagem de um dos

lados. O processo se completa com a aplicação da camada de zinco dos dois lados.

Figura 18: Bobina de Capacitor em corte, com schoopagem

Fonte: EPCOS (2006)

Com a bobina schoopada o capacitor já poderia, em tese, ser utilizado. Mas para ser

enviada ao mercado a bobina deve passar pelo processo de têmpera e secagem, além da

montagem final.

• Têmpera e Secagem

A têmpera é responsável pelo tratamento térmico das bobinas, que são colocadas em

estufas (fornos elétricos à resistência) com ajuste de temperatura. Durante o tratamento, as

moléculas do filme dielétrico são cristalizadas, tornando o filme plástico mais rígido.

Conseqüentemente, este filme suportará maiores tensões na aplicação durante sua vida.

A secagem ocorre ao mesmo tempo da têmpera, no mesmo processo, mas tem o

objetivo de retirar todo o ar e, principalmente, sua umidade de dentro da bobina. O processo

74

utiliza a mesma temperatura que também é utilizada para temperar a bobina, além do vácuo

para remover o ar. A umidade do ar é um dos maiores inimigos do filme metalizado, uma vez

que corrói a camada de zinco do filme metalizado. Com a corrosão do zinco, o filme plástico

fica novamente transparente. A falta da camada metalizada resulta numa grande perda de

capacitância.

O processo de têmpera e secagem dura, aproximadamente seis horas e o nível de

vácuo deve atingir, pelo menos, 1mbar. A temperatura da têmpera varia de 85°C a 105°C e

pode gerar problemas de perda de capacitância se não for acompanhada adequadamente.

• Montagem

É o processo final da construção do componente. Nela são unidas todas as partes

finais do componente, das quais, pode-se citar as principais: (i) a bobina schoopada, (ii) os

cabos de conexão interna, (iii) o disco inferior, (iv) o disco intermediário, (v) o disco superior,

(vi) a folha de isolação, (vii) a caneca de alumínio e (viii) a resina.

A montagem inicia com o posicionamento do disco inferior no fundo da caneca e da

folha de isolação na lateral interna da caneca. Os dois materiais têm a função de isolar a

bobina energizada da caneca metálica. Paralelamente, os cabos de conexão interna são

soldados com estanho nas faces schoopadas da bobina, conforme exemplo na Figura 19. Nesta

figura observa-se duas bobinas (com efeito transparente) com os fios rígidos soldados e a

“ferradura” utilizada para fazer a conexão entre elas. Todas estas soldas são realizadas

manualmente, com uma liga de estanho e zinco.

75

Figura 19: Bobinas de capacitor soldadas

Fonte: EPCOS (2006)

A bobina com os cabos é inserida na caneca, que já está com o disco inferior e com a

folha de isolação. Sobre as bobinas, é posicionado o disco intermediário, conforme Figura 20.

Figura 20: Bobinas dentro da caneca, com disco de fundo e disco intermediário

Fonte: EPCOS (2006)

Em seguida realizam-se os dois frisos do dispositivo interruptor. Este dispositivo

funciona como uma proteção em forma de sanfona com um fusível interno. Em

funcionamento normal, o capacitor está com a sanfona fechada. Em caso de ocorrência de

algum curto-circuito na parte interna do componente, há um aumento instantâneo da pressão

76

interna que ocasiona a abertura da sanfona do dispositivo interruptor. A abertura da sanfona

ocasiona o rompimento dos fios que ligam os terminais externos do capacitor às bobinas. A

Figura 21 apresenta, inicialmente, um friso sendo construído (aberto), seguido pelos dois

frisos já fechados vistos externamente e, por fim, os dois frisos numa visão em corte.

Figura 21: Um friso aberto, dois frisos fechados vistos externamente e dois frisos fechados visto em corte

Fonte: EPCOS (2006)

O processo seguinte é o enchimento de resina. Esta tem um papel essencial na

qualidade dos capacitores, pois é responsável (i) pela isolação da bobina da umidade, (ii) pela

transferência do calor da bobina para a caneca e (iii) pela remoção da umidade que porventura

esteja dentro do componente. Por último, posiciona-se o disco superior com os dois terminais

(parafusos M10). O disco é rebordeado na caneca para selar o componente, evitar o

vazamento de resina e a entrada do ar. Os cabos de conexão interna também são soldados nos

terminais. Assim, o capacitor está montado e selado, conforme na Figura 22 (com a caneca

fechada e aberta para mostrar a montagem interna).

77

Figura 22: Capacitor montado, com a caneca em corte e inteira

Fonte: EPCOS (2006)

Todos os capacitores da linha PEC (Power Electronic Capacitors) possuem

dispositivos de segurança para o caso de um curto-circuito interno (dentro de uma bobina) ou

externo (no equipamento onde ele está conectado). Os cabos de conexão interna são

fragilizados e, no caso de alguma ocorrência de curto-circuito ou elevação inesperada da

tensão, a pressão interna do componente aumentará, expandindo a sanfona dos frisos e

rompendo a área fragilizada dos cabos de conexão interna. Assim, o capacitor isola o curto-

circuito, evitando uma explosão que poderia danificar todo o equipamento. Uma vez que o

dispositivo de segurança atua, o capacitor deve ser substituído. A atuação do dispositivo

interruptor é uma operação irreversível.

Existem duas montagens possíveis para os capacitores da linha PEC. A primeira, e

mais simples, é com somente uma bobina. Já a segunda, para capacitores de maior potência e

capacitância, necessita de duas bobinas conectadas internamente em paralelo.

• Testes Elétricos

Todos os capacitores produzidos passam por uma bateria de testes após a montagem.

São testes elétricos que simulam, num curto tempo, a aplicação real do componente, com

78

tensões AC, DC, pulsos, além da medição da capacitância, resistência de isolação e

coeficiente de perdas.

3.1.3 Apresentação da Aplicação

A família de capacitores estudada neste trabalho é para aplicação em UPS.

Equipamentos de UPS são utilizados como reserva de energia para casos de falta de energia

elétrica e podem ser de uso residencial ou comercial, de pequeno ou grande porte. No Brasil

são comumente chamados de no break.

De maneira mais generalizada, o que diferencia um equipamento de UPS de outro

para a mesma aplicação é a potência que ele pode suprir no caso de falta de energia elétrica.

Existem também as diferenças entre os produtos de diferentes empresas como (i) dimensão,

(ii) tecnologia empregada, (iii) facilidade de uso, (iv) interfaces de controle, (v) proteção, (vi)

design, entre outras. Os capacitores avaliados neste estudo são utilizados somente em

equipamentos de grande porte, com potências elevadas (acima de 100KW). Normalmente, são

utilizados em aplicações industriais, telecomunicações, bancos, supermercados e outras

aplicações que possuam banco de dados que devam estar sempre disponíveis.

O equipamento de UPS monitora o sinal da linha de alimentação e atua em caso de

déficit ou falta de tensão de alimentação. A Figura 23 apresenta o exemplo mais simples de

equipamento de UPS. Quando o sinal da linha está dentro do especificado para os

equipamentos que estão conectados no UPS, o equipamento permanece em stand by, somente

carregando suas baterias. Como o sinal da linha é de tensão alternada (AC) e as baterias são

de tensão contínua (DC), é necessário um conversor AC/DC para carregar as baterias.

79

Figura 23: Exemplo de construção interna de equipamento para UPS

Fonte: MGE (2006)

Quando o sinal da linha está abaixo do especificado ou não existe, o equipamento

UPS entra em ação, garantindo, sem interrupções, o fornecimento de energia AC com

variações desprezíveis. Estas variações são desprezíveis principalmente devido ao filtro de

saída controlado eletronicamente. A carga armazenada na bateria sob forma de tensão DC é

transformada em tensão AC através de um conversor DC/AC. Neste conversor, são utilizados

os capacitores estudados neste trabalho. Existem várias tecnologias de conversores DC/AC,

mas a mais utilizada pelas empresas fabricantes de sistemas UPS é a PWM (Pulse Width

Modulation). Nesta tecnologia, o equipamento liga e desliga a fonte DC, gerando pulsos de

larguras ou durações diferentes, conforme pode ser visto na Figura 24. Enquanto há tensão, o

capacitor é carregado. Quando não há tensão, o capacitor inicia sua descarga natural. Os

pulsos são gerados eletronicamente para garantir que este processo de carga e descarga do

capacitor resulte numa forma de onda senoidal, com uma variação menor que 1% do

especificado.

80

Figura 24: Exemplo de construção interna de equipamento para UPS

Fonte: MGE (2006)

Como todo o sistema UPS se baseia em baterias que têm uma carga finita, estes

equipamentos têm capacidades finitas de fornecimento de energia. A quantidade de potência

fornecida e a duração deste fornecimento variam conforme o equipamento e a aplicação.

Normalmente as empresas, fornecedoras indicam o melhor equipamento para a aplicação do

cliente.

3.2 Método Proposto

Nesta seção, será apresentado o modelo proposto para melhorar a qualidade dos

produtos. Serão descritas todas as etapas e subetapas dos métodos utilizados e as técnicas para

obtenção dos dados.

Para Ginn et al. (1998), o uso do FMEA e do QFD em conjunto podem trazer para o

desenvolvimento a voz do cliente e a voz da engenharia juntas para um desenvolvimento

voltado para a qualidade. O método proposto inicia com a formação da equipe para realização

do FMEA. Com o FMEA será possível identificar os pontos do desenvolvimento que deverão

ser melhorados, apontando algumas propostas de melhoria. O QFD utilizará as informações

fornecidas pelo FMEA e, trazendo a voz do cliente para o desenvolvimento, será possível

81

explorar melhor os pontos que devem ser aprimorados. O FMEA e o QFD fornecerão

proposta de melhoria que serão analisadas e conseqüentemente priorizadas. A propostas que,

conforme a equipe, forem definidas como prioridade, serão implementadas. Este método pode

ser visualizado na Figura 25.

Formação da

Equipe

FMEA QFD

Proposta de

melhoria

Priorização

das melhorias

Implementação

das melhorias

Figura 25: Método proposto para melhorar a qualidade dos produtos

Fonte: Autor (2007)

3.2.1 Uso do FMEA

Neste trabalho, realizou-se um FMEA de Produto, ou DFMEA. O produto e sua

aplicação já são conhecidos. Após o estudo do produto e dos requisitos do cliente, a próxima

etapa do FMEA foi a formação da equipe multidisciplinar que construirá o FMEA do produto

estudado.

82

Para a equipe de construção do FMEA, foram convidados os engenheiros de produto,

responsáveis pela área de pesquisa e desenvolvimento de produtos, os técnicos de produto, as

pessoas que trabalham com a qualidade assegurada dos produtos, os engenheiros responsáveis

pelo desenvolvimento das matérias-primas, o engenheiro responsável pelo processo de

produção das peças e um representante do marketing de produto. O modelo a ser preenchido

pela equipe encontra-se no Anexo I.

Foram marcados encontros periódicos, sempre em um mesmo horário da semana, no

mesmo local. Nos primeiros encontros, apresentou-se os objetivos do trabalho a ser realizado

e também foi realizada uma explanação dos conhecimentos adquiridos sobre o mercado e

sobre o produto para que todos possuíssem o mesmo nível de conhecimento. Para aqueles que

não conheciam ou não estavam familiarizados com o FMEA, foi realizada uma explicação

separadamente, com o uso de exemplos práticos já desenvolvidos. A empresa oferece cursos

regulares de FMEA para os novos funcionários, além de cursos rápidos para atualizações.

Com a equipe formada, iniciou-se o processo de elaboração do FMEA. A primeira

etapa foi o preenchimento dos dados do cabeçalho, seguida da definição das funções do

capacitor que está sendo estudado.

O grupo analisou cada função separadamente. A primeira etapa desta análise foi a

definição dos modos de falha de cada função. Com a experiência do grupo, das análises já

realizadas e do mercado, definiu-se todos os modos de falha possíveis para cada função. O

brainstorming foi a ferramenta utilizada para garantir que todas as possibilidades de modos de

falha fossem contempladas.

Com os modos de falha definidos, o grupo analisou os efeitos de cada um em relação

à função. Assim como na definição dos modos de falha, realizou-se um brainstorming para os

modos de falha com o objetivo de se identificar todos os efeitos potenciais.

83

Após a definição dos efeitos, iniciou-se a avaliação da severidade de cada um deles.

A empresa onde se realizou o estudo possui uma tabela de severidade própria, ajustada à

empresa e aceita por todos os clientes. A Tabela 6 apresenta os fatores de severidades da

empresa, adotados neste trabalho.

Tabela 6 – Índices de Severidade

Efeito Critério: Severidade do Efeito SeveridadePerigoso sem aviso

prévio

A falha afeta a segurança do cliente ou operador, sem aviso

prévio

10

Perigoso com aviso

prévio

A falha afeta a segurança do cliente ou operador, com aviso

prévio. Desrespeito à regulamentação governamental

9

Muito Grave A falha impede o funcionamento do produto final 8

Grave A falha causa grande distúrbio na linha de montagem do

cliente. Impede o funcionamento do subsistema. E ou reduz

o desempenho do produto final (sistema)

7

Alto A falha causa distúrbio na linha de montagem do cliente.

Quebra de aparência, ou dimensional, ou elétrica no final do

processo, na EPCOS

6

Moderado A falha pode ser notada por alguns clientes. A falha perturba

etapas intermediárias de processo.

5

Moderado Baixo A falha dificulta as operações iniciais do processo. Sem

necessidade de classificação das peças.

4

Baixo A falha impede a validação do projeto 3

Muito Baixo A falha dificulta o desenvolvimento do projeto 2

Sem efeito Não serão observados efeitos significativos 1

(Fonte: GQ69, 2006)

A classificação adotada para este estudo foi a mesma adotada pela empresa. São

definidos efeitos críticos (marcados com o símbolo ∇) como sendo aqueles cuja severidade

seja nove ou dez. Para os efeitos com severidade de sete ou oito é utilizada a classificação de

característica significativa (marcados com o símbolo τ).

A etapa seguinte foi a avaliação das causas potenciais de falha, cuja conseqüência é o

modo de falha. Para cada um foram listadas as possíveis causas de sua ocorrência. Para cada

causa potencial definiu-se um índice que indica a probabilidade de sua ocorrência. Este índice

também varia de um a dez e, como no caso dos índices de severidade, adotou-se os índices

utilizados pela empresa onde está sendo realizado o estudo. A Tabela 7 apresenta os índices

de ocorrência utilizados.

84

Tabela 7 – Índices de Ocorrência

Probabilidade de Falha PPM Índice de OcorrênciaQuase Certa ≥100.000 10

Muito Alta 50.000 9

20.000 8

10.000 7

5.000 6

2.000 5

1.000 4

500 3

100 2

Remota ≥10 1

Alta

Moderada

Baixa

(Fonte: GQ69, 2006)

O passo seguinte constituiu a elaboração da lista com os controles utilizados para

detectar os modos de falha ou reduzir sua ocorrência. Os controles foram listados conforme

seu tipo, separados em controles de prevenção ou controles de detecção.

Após o conhecimento dos controles existentes, pôde-se fazer a avaliação do índice de

detecção de cada controle. Assim é avaliada a qualidade do controle empregado. Como no

caso dos outros índices de avaliação, foram utilizados os índices de detecção da empresa onde

se realiza o estudo. Estes índices são apresentados na Tabela 8.

Com os índices que avaliam os projetos definidos, calculou-se o Número de

Prioridade de Risco (NPR), que indica quais partes do projeto são mais deficitárias ou mais

suscetíveis a falhas. Para o cálculo do NPR, são multiplicados os índices de severidade,

ocorrência e detecção. Quanto maior o NPR, maior será o risco. Assim sendo, foram definidas

ações para diminuir os maiores índices NPR.

85

Tabela 8 – Índices de Detecção

Detecção Critério: Probabilidade de detecção pelo Controle de Projeto Índice de Detecção

Inserteza

absoluta

O Modo de Falha não é controlado 10

Remota O Modo de Falha é controlado Indiretamente - Processo 9

Muito Baixa O controle é feito através de desenhos e especificações de

clientes

8

Baixa O controle é feito através de desenhos e especificações de

clientes com utilização de software e tabelas para cálculos

7

Moderada Baixa Os controles anteriores incluem testes de caracterização de

amostras

6

Moderada Os controles anteriores incluem ensaios individuais de

amostras

5

Moderada Alta Os controles anteriores incluem estudo preliminar de

capabilidade

4

Alta Os controles anteriores incluem análise crítica e verificação por

similaridade de produto ou homologação completa

3

Muito Alta Os controles anteriores incluem análise crítica e verificação por

similaridade de produto aprovado com PPAP

2

Quase Certa Produto aprovado por PPAP 1

(Fonte: GQ69, 2006)

Na empresa onde se realizou o estudo, também é avaliado um índice que considera

apenas a multiplicação da severidade com a ocorrência. Este índice é descrito pelas letras SxO

e seu limite é quarenta e cinco. Se o índice estiver acima de quarenta e cinco deve-se,

obrigatoriamente, definir ações que reduzam este valor.

A empresa onde se realizou o estudo adota o índice de risco limite de cem para a

obrigatoriedade de ações. Assim sendo, para os itens com NPR maior que cem é obrigatório o

planejamento de ações para reduzir o índice de risco. Também são obrigatórias ações sobre os

efeitos com severidade crítica (nove ou dez). Baseadas nestas regras, ações foram definidas

pelo grupo, com responsáveis e prazo de implementação previamente definidos. O novo

índice de NPR, considerando a implementação das ações, foi estimado para avaliar se as

ações conseguiriam reduzir o índice de risco para valores abaixo de cem.

86

3.2.2 Uso do Método QFD

O segundo método utilizado foi o QFD. Como existe um número reduzido de clientes

no mundo (menos de quarenta), os capacitores são desenvolvidos especialmente para cada

projeto de cada cliente, de forma que não são realizadas pesquisas de mercado para o

desenvolvimento de capacitores de potência. Por isto, as especificações dos capacitores

utilizados em cada equipamento de UPS são fornecidas pelos clientes, bem como a bateria de

testes e as normas internacionais a que o capacitor deve atender. Assim sendo, as demandas

da qualidade dos clientes são conhecidas e fornecidas pelo próprio cliente a cada projeto. Para

a definição dos itens da qualidade demandada, são utilizadas demandas que são comuns à

maioria dos clientes, excluindo solicitações especiais de determinados projetos que não

expressam o desejo da maioria.

Com a definição dos itens da qualidade demandada através das especificações dos

clientes, um questionário foi enviado para os dez principais clientes solicitando uma avaliação

de importância dos itens listados. Os clientes atribuíram conceitos, num valor de escala, que

representavam a importância dos itens, segundo seu ponto de vista. Os conceitos aceitáveis

estavam pré-definidos conforme descrito na Tabela 9. Baseado na média dos conceitos

enviados pelos clientes, obteve-se o índice de importância (IDi) de cada um dos itens da

qualidade demandada.

Tabela 9 – Escala de Importância (IDi)

0,0 Sem Importância

0,5 Importância Pequena

1,0 Importância Média

1,5 Importância Grande

2,0 Importância Muito Grande

(Fonte: Ribeiro et al., 2000)

Para que os valores do índice de importância fossem corrigidos, avaliou-se a

competitividade da empresa e sua estratégia para cada um dos itens da qualidade demandada.

87

Para a avaliação competitiva (Mi), foram atribuídos conceitos aos itens da qualidade

demandada, comparando a empresa onde foi realizado o estudo com a concorrência. Os

conceitos possíveis eram conforme Tabela 10.

Tabela 10 – Escala para avaliação competitiva (Mi)

0,5 Acima da Concorrência

1,0 Similar à Concorrência

1,5 Abaixo da Concorrência

2,0 Muito Abaixo da Concorrência


A avaliação estratégica (Ei) constituiu-se através de conceitos que representavam a

relevância do item da qualidade para os negócios da empresa. Os conceitos possíveis eram

conforme Tabela 11.

Tabela 11 – Escala para avaliação estratégica (Ei)

0,5 Importância Pequena

1,0 Importância Média

1,5 Importância Grande

2,0 Importância Muito Grande


Para a definição das características da qualidade, organizou-se uma equipe

multifuncional na empresa onde se realizou o estudo. Foi utilizada a mesma equipe da

formulação do FMEA de Produto, com o acréscimo de um dos responsáveis pelas vendas

deste capacitor por contato mais direto com os clientes, suas necessidades e dificuldades.

O preenchimento na Matriz da Qualidade, do relacionamento dos itens da qualidade

demandada com as características da qualidade foi realizado obedecendo aos índices definidos

pelo grupo multidisciplinar. Os conceitos de relacionamento adotados eram conforme Tabela

12.

88

Tabela 12 – Escala de relacionamento dos itens da qualidade demandada

9 Relacionamento Forte

3 Relacionamento Moderado

1 Relacionamento Fraco

0 Sem Relacionamento


As especificações atualmente empregadas pela empresa foram descritas na Matriz da

Qualidade. Em seguida, calculou-se a importância (IQj) de cada uma das características da

qualidade, considerados os relacionamentos das características da qualidade com os itens da

qualidade e a importância relativa de cada item da qualidade demandada.

Foram, então, avaliadas as dificuldades de atuação sobre as características da

qualidade (Dj). Para a definição da dificuldade em modificar as especificações das

características da qualidade utilizou-se os conceitos da Tabela 13.

Tabela 13 – Escala para dificuldade de atuação (Dj)

0,5 Muito Difícil

1,0 Difícil

1,5 Dificuldade Moderada

2,0 Fácil


A avaliação competitiva das características da qualidade (Bj) foi realizada pelo grupo

em seguida, levando em consideração apenas os critérios técnicos dos produtos. Para esta

etapa utilizou-se a ferramenta de benchmarking, baseada nas análises comparativas já

efetuadas com os componentes dos concorrentes. Para a avaliação competitiva foram

utilizados os conceitos da Tabela 14.

Tabela 14 – Escala para avaliação competitiva (Bj)

0,5 Acima da Concorrência

1,0 Similar à Concorrência

1,5 Abaixo da Concorrência

2,0 Muito Abaixo da Concorrência


89

Com os valores de IQj, Dj e Bj, foi possível calcular o valor da priorização da

característica da qualidade (IQj*), conforme equação (2). A matriz da qualidade está no

Apêndice II.

Com a Matriz da Qualidade definida, o grupo iniciou o desdobramento da Matriz de

Produto (Apêndice III) com as diferentes partes que compõem o capacitor. Foram listadas,

primeiramente, todas as matérias-primas utilizadas nos capacitores. Estas matérias-prima

foram listadas na coluna do desdobramento do produto. A cada uma delas estabeleceu-se os

índices de relacionamento com as características da qualidade (PQij). Novamente, foram

utilizados os seguintes fatores para definir a relação, conforme descrito na Tabela 15.

Tabela 15 – Escala de relacionamento das características da qualidade

9 Relacionamento Forte

3 Relacionamento Moderado

1 Relacionamento Fraco

0 Sem Relacionamento


Efetuou-se então, o cálculo da definição da importância das partes (IPi), conforme

equação (5). Com a definição da dificuldade (Fi) e tempo de implementação de melhoria (Ti),

pôde-se calcular a importância das partes corrigida (IPi*), conforme equação (6).

Esta foi a última etapa do QFD realizada para este estudo. Assim sendo, baseado nos

resultados do QFD realizado e nas priorizações que resultaram deste trabalho, foram

apontadas as melhorias que devem ser planejadas. As principais delas estão ligadas ao

estabelecimento de um modelo térmico para os capacitores.

3.2.3 Método para a Definição do Modelo Térmico Matemático

Antes de definir o modelo térmico matemático é necessário realizar testes práticos.

Em tais testes, foram avaliados diferentes designs de capacitores para a mesma aplicação, sob

condições distintas.

90

É importante a definição de um modelo térmico matemático para os capacitores, pois

a qualidade do produto está diretamente ligada ao desempenho térmico. Quanto mais quente

for o interior do capacitor, menor será sua vida útil e, portanto, menor será a garantia dada

pela empresa onde se realiza o estudo. A necessidade da definição do modelo térmico

matemático ficou evidente através do uso dos métodos utilizados (FMEA e QFD).

Os testes serão realizados sob a mesma temperatura, dentro de estufas que mantêm a

temperatura constante e independente da temperatura externa. Cada teste terá a duração

mínima de oito horas em estufas que manterão a temperatura a 60ºC. Como o capacitor

também gera calor com a passagem da corrente elétrica, são necessárias estas oito horas para

que todo o sistema, capacitor energizado mais o aquecimento da estufa, entrem em

estabilidade térmica. Após a estabilidade, é avaliada a diferença entre a temperatura externa

ao capacitor (na estufa) e a temperatura no ponto mais quente do capacitor (hot spot).

Todos os testes são realizados com, pelo menos, quatro termopares, podendo chegar

até a oito termopares nos capacitores maiores. Os termopares são posicionados dentro dos

capacitores conforme na Figura 26, dependendo se a construção é com uma ou duas bobinas.

CH5

CH4

CH7

CH3

CH6

CH8

CH2

CH1

CH5

CH6

CH3

CH1CH4

CH2

(a) duas bobinas (b) uma bobina Figura 26: Posição dos termopares: (a) com duas bobinas e (b) com uma bobina

Fonte: Elaborada pelo autor

91

Os critérios utilizados para definir os pontos para medição, no capacitor de duas

bobinas, foram (i) os pontos entre as camadas de schoopagem das duas bobinas (6 e 7) por ser

uma área com pequena quantidade de resina e alta potência concentrada; (ii) os pontos de

corrente máxima (4 e 8), e (iii) a região que apresenta o maior índice de sobreaquecimento do

filme, a um terço da altura do capacitor em relação aos terminais, em três pontos específicos

(5, 3 e 2). Com estes três termopares, é possível avaliar o comportamento da temperatura no

interior do capacitor, no eixo horizontal. Analisados os pontos 4, 5, 6 e 8 também se pode

fazer uma análise do comportamento térmico do capacitor no eixo vertical. Também foram

adicionados dois termopares externos, sendo um no ambiente (termopar número 1) e outro na

caneca (termopar número 2). A existência do termopar número 2 se justifica, pois, em muitos

casos, o teste térmico é realizado em peças que já estão prontas e sem os outros termopares

em posições conhecidas dentro do capacitor. Assim, conhecendo o comportamento da

temperatura na caneca e sua relação com o hot spot, pode-se estimar o valor da máxima

temperatura somente através da temperatura externa. Para o capacitor com uma bobina, foram

somente eliminados os pontos de medição que avaliavam o contato entre as bobinas,

mantendo os pontos 1, 2, 3, 4, 5 e 6, conforme Figura 26.

São realizadas leituras periódicas das temperaturas durante o dia. Após a estabilidade

térmica ser atingida, o principal ponto a ser observado é a diferença de temperatura do

ambiente da estufa e do hot spot.

Os testes então são realizados com quatro variáveis que, segundo o grupo da

empresa, representavam maior influência sobre a temperatura do hot spot. Cada qual terá dois

níveis avaliados, um alto (+) e outro baixo (-). É importante salientar que todas estas variáveis

representam construções que podem ser utilizadas e que o objetivo do teste não é verificar

qual delas apresenta o menor sobreaquecimento, mas sim, o comportamento da temperatura

92

dentro do capacitor, em cada uma das possíveis construções. As variáveis adotadas serão os

seguintes:

- diâmetro do capacitor (A);

- quantidade de bobinas (B);

- capacitância (C);

- corrente de aplicação (D).

A Tabela 16 apresenta os níveis utilizados para cada variável e as combinações de

todos os testes. Serão realizados todos os 16 testes e não serão analisadas as interações pois

cada um dos 16 testes representa uma construção possível.

Tabela 16 – Matriz de Testes

Diâmetro do Capacitor (mm)

Quantidade de Bobinas

Capacitância Corrente de Aplicação

75 1 Alta 50

75 1 Alta 55

75 1 Baixa 50

75 1 Baixa 55

75 2 Alta 50

75 2 Alta 55

75 2 Baixa 50

75 2 Baixa 55

85 1 Alta 50

85 1 Alta 55

85 1 Baixa 50

85 1 Baixa 55

85 2 Alta 50

85 2 Alta 55

85 2 Baixa 50

85 2 Baixa 55

(Fonte: Elaborado pelo Autor)

Conforme descrito na Tabela 16, serão realizados dezesseis testes. Devido aos custos

da realização dos testes e aos custos das próprias amostras, cada um será realizado somente

uma vez, num capacitor, totalizando dezesseis capacitores testados.

93

Em cada teste, serão avaliadas todas as temperaturas descritas na Figura 26. De todas

as temperaturas a serem medidas, observar-se-á principalmente, qual a temperatura do hot

spot. A diferença de temperatura do hot spot para a temperatura ambiente externa do

capacitor, chamada de ∆T, será registrada para cada teste e comparada entre eles.

Com os valores de ∆T e das temperaturas medidas, será traçado um perfil teórico do

comportamento térmico dos capacitores, no eixo vertical e horizontal. Assim, pode-se avaliar

melhor, graficamente, o comportamento térmico dos capacitores ao longo do tempo.

No próximo capítulo, serão apresentados os estudos realizados e os resultados

obtidos seguindo este método. Também serão expostas as planilhas do FMEA de produto e a

planilha com o desdobramento da função qualidade.

94

4 APLICAÇÃO DA ABORDAGEM PROPOSTA

Neste capítulo, serão divulgados os resultados do uso dos métodos de

desenvolvimentos propostos. Também serão apresentados os resultados do teste realizado e

sua relação com os modelos teóricos existentes. Como resultado desta relação, será exposto o

modelo matemático que expressa o comportamento térmico dos componentes.

4.1 Aplicação do FMEA

O primeiro método utilizado foi o FMEA de Produto, conforme proposto por Ginn et

al. (1998). A equipe foi formada por dois engenheiros de produto, dois técnicos de produto, o

engenheiro responsável pelo desenvolvimento das matérias-primas, um engenheiro de

processo e um representante do marketing de produto. Os encontros ocorreram numa

freqüência semanal, sendo realizados em dois dias e com duração de uma hora e meia. Ao

todo, foram necessários onze encontros para elaborar o FMEA de Produto.

Seguindo o uso do método, listou-se as funções do produto. Para evitar que alguma

função fosse esquecida, foram elencados todos os materiais utilizados no componente. Com

base na lista de materiais, definiu-se as funções do produto que estavam relacionadas a cada

matéria-prima.

Para cada uma das funções, foram listados os modos de falha conhecidos pelo grupo.

Os principais modos de falha e os que foram mais recorrentes no FMEA de Produto foram os

seguintes:

- Tubete não provê suporte mecânico à bobina: o tubete, como núcleo do capacitor,

tem a função de dar suporte mecânico às voltas de filme metalizado que estão bobinadas sobre

95

ele. Sem o suporte mecânico do núcleo, as camadas do filme metalizado cedem e o filme

entra em curto.

- Não dissipa ou dissipa pouca energia térmica: a dissipação térmica é o fenômeno

responsável pela remoção do calor de dentro do capacitor. Considerando que a alta

temperatura tem um efeito negativo sobre a expectativa de vida do componente, muitos

materiais têm a função de auxiliar na dissipação térmica. Este foi um dos modos de falha mais

repetidos durante a análise. Isto deixou claro para o grupo que estava trabalhando no FMEA

que era necessário um estudo para estabelecer um modelo térmico para os capacitores.

- Capacitância incorreta e perda de capacitância: a capacitância é a característica de

desenho mais importante de um capacitor. A perda de capacitância com o passar do tempo ou

a capacitância incorreta levam ao não funcionamento do equipamento do cliente.

- Falha de contato: um bom contato elétrico é fundamental para a passagem da

corrente pelo capacitor. Sem corrente, o capacitor não funciona. Com um contato

intermitente, a passagem de corrente fica dificultada e, conseqüentemente, é incluída uma

nova fonte geradora de calor dentro do capacitor.

- Não suportar a tensão da aplicação: a tensão, assim como a capacitância, é uma

importante característica do desenho do capacitor. O capacitor que não suportar a tensão de

aplicação entrará em curto, afetando o funcionamento do equipamento do cliente.

- Conduzir pouca corrente e redução da corrente com o tempo: a corrente eficaz é, na

maioria das aplicações, a corrente máxima que o capacitor suporta. Caso ele não suporte esta

corrente ou reduza sua capacidade de suportar corrente com o passar do tempo, o

equipamento do cliente poderá apresentar falhas durante o funcionamento e redução de sua

vida útil.

96

- Não regenerar: a capacidade de regenerar pontos mais fracos que são possíveis

locais de curto-circuito é uma vantagem dos capacitores de filme plástico. Sem esta

capacidade de auto-regeneração, os curtos-circuitos e as falhas nos capacitores seriam mais

freqüentes e mais danosos aos componentes que cercam o capacitor.

- Não suportar a pressão de atuação do dispositivo interruptor: suportar o aumento da

pressão interna do capacitor, no caso de algum curto-circuito, é função de todos os materiais

do capacitor, principalmente, aqueles que são acessíveis externamente, como a caneca e o

disco superior.

- Não proteger a bobina da umidade: a umidade corrói a camada metalizada do filme

plástico, em particular, a camada de zinco. Sem a camada metalizada, o capacitor reduz sua

capacitância, uma vez que a área ativa será reduzida (ver equação 25).

- Vazamento: por ser líquida, a resina pode vazar, caso o capacitor não esteja

hermeticamente fechado. O vazamento, além do problema estético, reduz a vida útil do

componente.

- Identificar incorretamente o produto: os erros de identificação do produto e de

montagem incorreta do produto estão, em muitos casos, relacionados a erros no banco de

dados do produto. É nele que estão todas as informações que devem constar no carimbo, todos

os materiais que devem ser utilizados na sua construção e os procedimentos adotados para

produção e testes de cada produto. Informações incorretas nestes bancos de dados ocasionam

o envio de capacitores não-conformes para os clientes. Um software automático de cálculo e

gerenciamento do banco de dados deverá ser utilizado para evitar os enganos que ocorrem por

desatenção humana.

- Curto-circuito: evitar o curto-circuito entre as partes do capacitor ou entre o

capacitor e os outros componentes que constituem o equipamento do cliente é um pré-

97

requisito básico para o funcionamento do capacitor. Curtos-circuitos de qualquer natureza

sempre ocasionam o não-funcionamento do equipamento do cliente. Por este motivo, foi

definido que deveria ser realizada uma reavaliação da barreira de isolação elétrica dos discos

superiores. Esta barreira tem a função de aumentar a distância por superfície1 entre os

terminais e de isolá-los também pelo ar.

- Terminais desalinhados: os terminais devem estar alinhados para permitir o melhor

contato do barramento sólido com o capacitor. Terminais desalinhados dificultam a

montagem do capacitor no cliente.

- Solda fria: a solda fria é uma conexão de qualidade ruim, onde não há aderência da

liga de solda aos materiais que estão sendo soldados. Ela ocorre, principalmente, devido à

falta do fluxo que está no núcleo do fio de solda e é responsável pela remoção dos óxidos que

impedem a aderência da liga de solda aos materiais que estão sendo soldados. Para evitar a

falta de fluxo no núcleo do fio de solda, será desenvolvido um método para aplicação de

fluxo, independente do fio de solda. Assim, haverá um controle externo para garantir a

presença do fluxo no momento da solda. Outro motivo da solda fria é a baixa temperatura do

ferro de solda. Para evitar soldas com temperaturas baixas, serão definidos padrões de

temperaturas mínimas para o ferro de solda.

Para os valores de severidade, ocorrência e detecção foram utilizados os fatores da

empresa onde se realizou o estudo. Nos itens com NPR maior que cem, foram definidas ações

para reduzir o risco. Também se estabeleceram algumas ações, para itens com pontuação

menor que cem, pois trata-se de ações necessárias e de baixo custo de implementação.

Conforme pode ser observado no FMEA de Produto elaborado pela equipe, que se encontra

1 Menor distância entre dois pontos, sempre passando pela superfície que une estes dois pontos. Linhas imaginárias no ar não podem ser consideradas quando se deseja saber a distância por superfície.

98

no Apêndice I, nenhum item apresentou pontuação S x O maior que quarenta e cinco,

portanto, nenhuma ação foi originada por este índice.

Muitos testes realizados anteriormente em outros produtos, que usam as mesmas

matérias-primas, foram utilizados como base para aprovação inicial por similaridade. Estes

testes foram repetidos para confirmar a similaridade, mas ainda se observa uma falta de

conhecimento quanto ao comportamento térmico dos componentes. O comportamento

térmico não pode ser baseado em outros componentes similares para aplicações diferentes,

pois a aplicação em UPS possui níveis de harmônicas2 que não são encontradas em outras

aplicações. As harmônicas são responsáveis pelo aumento da corrente do componente que

está diretamente ligada ao seu comportamento térmico. Esta falta de conhecimento mais

aprofundado sobre o comportamento térmico dos capacitores nesta aplicação ficou evidente

na quantidade de ações que solicitaram uma investigação para a modelagem térmica do

componente.

Além da modelagem térmica do capacitor, também devem ser implementadas ações

em fornecedores, em alguns materiais utilizados e no processo produtivo. A responsabilidade

pelas ações foi dividida entre os participantes do FMEA e, para cada ação, estabeleceu-se um

prazo-limite para sua realização. Para cada ação foram definidos os valores de severidade,

ocorrência e detecção, que são esperados após a implementação da ação. O valor de NPR

esperado deve ser obrigatoriamente menor que cem. Caso contrário, outra ação deve ser

implementada para reduzir o NPR. Após a implementação de cada ação, os índices de

severidade, ocorrência e detecção reais são comparados com os índices esperados para

confirmar que o valor do risco realmente será menor que cem, avaliando assim se a ação foi

eficaz.

2 Harmônicas são componentes senoidais de uma tensão ou corrente alternada com uma freqüência igual a um múltiplo inteiro da freqüência sistemar. São componentes de alta freqüência que quando injetadas na rede elétrica causam distorções no formato senoidal ideal das redes alternadas (MOURA; FILGUEIRAS, 2005).

99

4.2 Aplicação do QFD

As matrizes do desdobramento da qualidade e do produto foram realizadas pela

mesma equipe que realizou o FMEA, com o acréscimo dos responsáveis pelas vendas dos

produtos por terem um contato mais direto com os clientes.

Foram definidos os itens do nível primário da qualidade demandada: (i) durabilidade,

(ii) aparência, (iii) segurança e (iv) atendimento aos requisitos. Não foram atribuídos graus de

importância para o nível primário, pois a quantidade de itens no nível secundário não era

idêntica para cada nível primário e nenhum item do nível secundário pôde ser desconsiderado

ou remanejado de acordo com a equipe. Os itens secundários da qualidade demandada foram

extraídos das especificações dos dez maiores clientes, excluindo as solicitações especiais dos

projetos dos clientes. Estes itens da qualidade demandada foram compilados e os resultados

apresentados na Tabela 17. Um questionário foi enviado para estes dez maiores clientes

solicitando a avaliação da importância de cada um dos itens desta árvore para sua empresa.

Todos os clientes responderam ao questionário e a média destes conceitos pode ser vista nas

colunas Peso e Peso Percentual da Tabela 17.

O valor do peso percentual de cada item expressa a importância (IDi) daquele item

para o cliente. Os conceitos atribuídos pela equipe para a Avaliação Estratégica (Ei) e

Avaliação Competitiva (Mi) foram utilizados para calcular o valor corrigido da importância

do item (IDi*). O desdobramento da matriz da qualidade pode ser analisado no Apêndice II.

Baseado no resultado apresentado pelo QFD, os itens da qualidade demandada que

apresentam maior importância para o cliente e para a empresa são:

- baixa perda de capacitância;

- baixo auto-aquecimento;

- longa vida útil;

100

- atender às dimensões especificadas;

- suportar a tensão de aplicação;

- suportar a corrente de aplicação;

- não apresentar vazamento de qualquer tipo;

- trabalhar dentro dos limites de temperatura.

Tabela 17 – Compilação dos Questionários

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 PESO PESO% (IDi)Baixa perda de Capacitância

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%

Baixo Auto-Aquecimento2 2 1,5 2 2 2 1,5 2 2 2 1,90 6,7%

Longa Vida Útil 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%Identificação Legível 1 1,5 1,5 1,5 2 1,5 1 1,5 2 2 1,55 5,5%Identificação Durável 0,5 1 1 0,5 1 0,5 1 1 1,5 1 0,90 3,2%Livre de Marcas na Superfície 0,5 1,5 0,5 1 2 1,5 2 1,5 1 2 1,35 4,8%

Possuir dispositivo de Interupção 1 1 1,5 0,5 1 1,5 1,5 1 1,5 1,5 1,20 4,2%

Atender às Dimensões Solicitadas

1,5 1,5 1,5 1 2 2 1,5 1,5 1 0,5 1,40 4,9%

Atender à Capacitância dentro da Tolerância Especificada

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%

Suportar a Tensão de Aplicação

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%

Suportar a Corrente de Aplicação

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%

Atender às Normas Internacionais para Capacitores (UL810 e IEC1071-1/2)

1,5 1,5 1,5 2 2 1,5 1 1,5 2 2 1,65 5,8%

Não apresentar vazamento de qualquer tipo

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2,00 7,1%

Suportar torque da montagem

1,5 1,5 2 1,5 2 1,5 2 2 1,5 2 1,75 6,2%

Possibilitar montagem rápida e com contatos seguros

1 0,5 1 1 1 1,5 2 0,5 2 1 1,15 4,1%

Trabalhar dentro dos limites de temperatura requisitados

2 2 2 1,5 2 2 2 1,5 2 2 1,90 6,7%

Atender às Normas Ambientais

1 0,5 0,5 1 1 1,5 1 0,5 0,5 1 0,85 3,0%

Baixa Quantidade de Resíduo das Embalagens

0,5 0,5 1 1 0,5 0,5 1,5 1 0,5 0,5 0,75 2,6%

(Fonte: Autor, 2006)

Itens como “Suportar torque de montagem” também apresentaram uma importância

(IDi) alta, mas, devido à equivalência da empresa com a concorrência e a estratégia adotada,

101

seu índice de importância corrigido não conduz a uma necessidade de investimento. Por sua

vez, “Atender às dimensões solicitadas” ganhou importância devido à estratégia de esforços

na redução do tamanho dos componentes e na pesquisa de novos materiais.

Analisando a lista dos itens mais importantes, observa-se uma tendência dos clientes

em focar sua atenção para itens relacionados à durabilidade do componente, seu

comportamento térmico em relação à aplicação e às principais propriedades mecânicas

(dimensional e vazamento). Isto se justifica devido ao conhecimento dos clientes sobre os

pontos mais fracos do componente. Itens como “Atender às normas internacionais” e

“Atender à capacitância dentro da tolerância” são importantes para os clientes, mas são

consideradas necessidades básicas. Se um fornecedor não atende a estes requisitos, ele está

completamente fora do mercado.

Dando continuidade à análise da Matriz da Qualidade, foram listadas as

especificações atuais das características da qualidade. Sua importância técnica (IQj) foi

calculada e corrigida através dos índices de Avaliação da Dificuldade (Dj) e Avaliação

Competitiva (Bj). Com isto, obteve-se o valor da Importância Técnica Corrigida (IQj*). As

principais características foram:

- auto-aquecimento;

- dissipação térmica;

- coeficiente de durabilidade;

- limite superior de temperatura;

- tempo de vida.

Novamente, confirmando o que já havia sido observado na análise dos itens da

qualidade demandada, as principais características da qualidade estão relacionadas à

102

durabilidade do componente e ao seu comportamento térmico. Isto justifica novamente a

necessidade de aprimoramento nestes dois requisitos.

Com os dados da Importância Técnica Corrigida (IQj*), iniciou-se o desdobramento

da Matriz do Produto, mantendo as características da qualidade definidas na Matriz da

Qualidade. Todos os materiais utilizados nos produtos foram listados e estabeleceu-se sua

relação com cada uma das características da qualidade, conforme pode ser visto no Apêndice

III.

O índice de importância de cada material (IPi) foi calculado. Seu valor foi corrigido

ao analisar-se a Dificuldade de Implementação de melhorias (Fi) e o Tempo Necessário para a

Implementação (Ti) das melhorias em cada material do produto. O valor da importância

corrigida calculada (IPi*) definiu que o desenvolvimento nos seguintes materiais devam ser

priorizados:

- tipo de conexão: que pode aprimorar principalmente a dissipação térmica que está

diretamente relacionada a uma maior durabilidade do componente.

- borda de reforço: que está relacionada ao auto-aquecimento do componente e sua

capacidade de corrente e conseqüente durabilidade.

Encerrando o uso do QFD, pode-se observar que as duas matrizes desdobradas

apresentam uma forte necessidade de se aprimorar os conhecimentos na durabilidade e no seu

comportamento térmico. Baseado nos estudos de Kong e Lee (2004), que demonstram que a

cada 8°C de aumento da temperatura do componente, sua expectativa de vida se reduz pela

metade, fica confirmada a necessidade de ser iniciado o aprimoramento técnico através da

modelagem térmica do componente na sua aplicação.

Antes deste estudo, o uso de métodos de melhoria não era uma prática comum no

desenvolvimento de produtos na empresa onde ser realizou o estudo. A utilização do método

103

proposto para melhorar os capacitores se mostrou uma maneira organizada, didática e

sistemática de desenvolver e melhorar os produtos. Devido à estas vantagens apresentadas e à

versatilidade destes métodos, sugere-se sua utilização em outros setores da empresa.

4.3 Realização dos Ensaios e Modelagem Térmica

Como o aquecimento interno do capacitor é causado pela passagem da corrente (EL-

HUSSEINI et al., 2002), ele pode ser calculado através das perdas geradas através desta

passagem de corrente. Portanto, o primeiro passo para a modelagem térmica é a definição

teórica e matemática das perdas totais do capacitor.

Lembrando o que já foi dito no referencial teórico, conforme Seguin et al. (1998),

existem dois tipos de perdas possíveis dentro do capacitor. As perdas ôhmicas (PΩ) e as

perdas dielétricas (PD) que são representadas, respectivamente, pela resistência ôhmica (RΩ) e

pela resistência do dielétrico (RD), conforme equação (13).

Para o cálculo das perdas, é necessário conhecer as correntes e freqüências que serão

aplicadas ao capacitor. Esta informação deve ser fornecida pelo cliente. A Tabela 18 refere-se

a um exemplo de tabela fornecida por certo cliente.

Com as perdas ôhmicas e dielétricas definidas, pode-se calcular o valor da resistência

série equivalente, conhecida também como ESR, através da equação (13). O valor do ESR do

capacitor será necessário para o cálculo da temperatura máxima do capacitor, uma vez que ele

representa o total das perdas existentes dentro do capacitor.

104

Tabela 18 – Tensões e correntes de cada harmônica

Freqüência (Hz) Tensão (Vac) Corrente (A)

60 250 25,44

120 8 3,2

240 1,1 0,82

360 0,9 0,3

480 0,7 0,35

600 0,02 0,0015

TOTAL 25,65


Baseado na afirmação da Electronicon (2006) de que a diferença de temperatura do

ambiente externo do componente até o seu hot spot pode ser conhecida através da equação

(24), está faltando somente a determinação do valor da resistência térmica para os capacitores.

O valor da resistência térmica pode ser definido através de cálculos teóricos, baseado nos

efeitos de condução, convecção e radiação (EL-HUSSEINI et al., 2002), mas devido à falta de

conhecimento de algumas variáveis e aos equipamentos disponíveis para análises, foram

realizados testes práticos, onde o valor da resistência térmica pôde ser calculado.

Os testes práticos levaram em consideração a dimensão do capacitor, a dimensão da

bobina, a quantidade de bobinas e a corrente de teste. Os testes foram realizados conforme o

plano de testes apresentado na Tabela 16. As temperaturas foram medidas automaticamente,

pelo menos uma vez por minuto, com os termopares posicionados conforme a Figura 26, onde

cada termopar está representado por um canal (CH nas Figuras 27 a 36). Os valores de

temperatura medidos para as duas correntes em cada teste estão nas Figuras 27 a 36. Cada

teste foi executado em quatro etapas onde se alterava o nível de corrente aplicada. O primeiro

nível de corrente aplicado foi sempre de 40A, seguido de 45A, 50A e 55A, conforme

exemplificado na Figura 27. Este procedimento de iniciar o teste com níveis de corrente

menores, foi adotado para evitar um sobreaquecimento inesperado que pudesse causar algum

dano aos equipamentos utilizados, através de um curto ou uma fusão, por exemplo. O

aumento de corrente ocorreu sempre após ser atingida a estabilidade térmica na corrente que

105

estava sendo avaliada. Neste trabalho, apesar dos testes iniciarem com correntes menores,

foram consideradas somente as correntes de 50A e 55A no cálculo das perdas.

Em alguns dos gráficos como os das Figuras 29, 30 e 36 podem ser observadas

variações na temperatura semelhantes a ruídos. Estas variações são devido ao campo

magnético intenso do inversor utilizado. Na maioria dos casos, conseguiu-se anular ou, pelo

menos minimizar o efeito do campo magnético nos termopares. Outros gráficos como os das

Figuras 33, 34, 35 e 36 apresentam variações repentinas de temperatura, que são provenientes

da abertura da estufa ou de paradas do teste durante o período da noite. É importante enfatizar

que estas paradas e variações não interferem no resultado final, uma vez que são levadas em

consideração apenas as temperaturas lidas em estabilidade.

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

13:34

14:56

16:18

17:40

19:02

20:24

21:46

23:08

0:30

1:52

3:14

4:36

5:58

7:20

8:42

10:04

11:26

12:48

14:10

15:32

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

Figura 27: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 75mm com uma bobina pequena

Fonte: Autor (2007)

Como no capacitor da Figura 27, foram avaliadas somente as diferenças de

temperaturas nas correntes de 50A e 55A (corrente nominal do capacitor e corrente 10%

maior que a nominal, respectivamente), após ser atingida a estabilidade térmica. Ainda no

exemplo da Figura 27, a estabilidade térmica com 50A ocorre logo após às 10h do segundo

40A 45A 50A 55A

106

dia de testes e a com 55A somente no final do teste, após as 15h30min neste mesmo dia.

Foram realizadas leituras das temperaturas de estabilidade nos diversos pontos definidos para

as medições, focando, principalmente, na diferença de temperatura entre o ambiente e o hot

spot. Observa-se que para o capacitor avaliado na Figura 27, o hot spot sempre esteve no

ponto onde estava localizado o termopar do canal cinco (CH5).

Em todos os testes, foi identificou-se o local do hot spot e observou-se a diferença de

temperatura. Ainda no exemplo da Figura 27, as temperaturas dos seis canais (um canal para

cada termopar) com corrente de 50A e 55A estão representadas na Tabela 19. Na tabela 19 o

termopar que apresentou a maior temperatura está grifado (CH5). Para obter-se a diferença de

temperatura entre a temperatura ambiente e a temperatura do hot spot deve-se calcular a

diferença de temperatura entre o ponto CH1 e o ponto do hot spot. Para o exemplo da Tabela

12, as diferenças de temperatura foram 32,88°C e 40,20°C nas correntes de 50A e 55A,

respectivamente.

Tabela 19 – Temperaturas a 50A e 55A

Termopar 50A 55ACH 1 54,88 54,69CH 2 65,76 68,17CH 3 70,67 74,17CH 4 79,36 84,99CH 5 87,76 94,89CH 6 86,65 92,96


As temperaturas do teste em um capacitor de 75mm de diâmetro com uma bobina

grande estão na Figura 28. A estabilidade térmica a 50A foi atingida no final do dia de

trabalho e, devido ao risco de aumentar a corrente em um horário em que não havia

acompanhamento no laboratório, o aumento de temperatura foi deixado para o dia seguinte.

Com 55A, a estabilidade térmica foi atingida ainda na manhã do dia seguinte, com uma

temperatura no hot spot (CH 5) acima de 95°C.

107

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

8:37

10:15

11:53

13:31

15:09

16:47

18:25

20:03

21:41

23:19

0:57

2:35

4:13

5:51

7:29

9:07

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

Figura 28: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 75mm com uma bobina grande

Fonte: Autor (2007)

As temperaturas do teste com um capacitor de diâmetro 75mm e com duas bobinas

pequenas no seu interior estão na Figura 29. Neste caso, observa-se um ruído mais acentuado

no termopar CH8. Apesar da presença do ruído, observa-se que a temperatura no canal oito

segue um comportamento estável, variando em torno de um valor central sem grandes

variações em relação aos outros pontos medidos.

50

55

60

65

70

75

80

85

90

9:09

10:25

11:41

12:57

14:13

15:29

16:45

18:01

19:17

20:33

21:49

23:05

0:21

1:37

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

CH7

CH8

Figura 29: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 75mm com duas bobinas pequenas

Fonte: Autor (2007)

108

A última parte (com 55A) do teste com o capacitor de diâmetro 75mm, com duas

bobinas grandes teve que ser realizada no segundo dia, com leituras manuais separadas por

intervalos de, aproximadamente, 30 minutos, conforme as Figuras 30 e 31. Assim como no

teste anterior, este também apresentou um canal, o canal oito, com variação na leitura da

temperatura devido à interferência do ruído. A estabilidade térmica com 50A foi atingida

somente no final do dia e o teste teve de ser continuado no dia seguinte, conforme Figura 31.

50

55

60

65

70

75

10:45 11:45 12:45 13:45 14:45 15:45 16:45

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

CH7

CH8

Figura 30: Comportamento térmico com 40A, 45A e 50A de capacitor diâmetro 75mm com duas bobinas grandes

Fonte: Autor (2007)

109

50

55

60

65

70

75

80

85

9:30 10:00 10:30 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

CH7

CH8

Figura 31: Comportamento térmico com 55A de capacitor diâmetro 75mm com duas bobinas grandes

Fonte: Autor (2007)

No caso do teste com o capacitor de diâmetro 85mm, com uma bobina pequena,

também foi necessário continuar o teste no dia seguinte, conforme as Figuras 32 e 33 . O teste

foi paralisado à noite devido ao perigo de sobreaquecimento num horário em que o

laboratório não está ocupado e que, portanto, não está sendo acompanhado. Na Figura 33 está

a continuação do teste, com corrente de 55A. Observa-se, nesta figura, uma pequena

perturbação na temperatura, principalmente nos canais um e dois. Esta perturbação ocorreu,

pois a porta da estufa teve que ser aberta para posicionar o capacitor num ponto mais afastado

do fluxo direto de ar quente. Com o posicionamento correto do capacitor dentro da estufa, o

teste foi continuado.

110

50

55

60

65

70

75

80

85

90

9:31

9:56

10:21

10:46

11:11

11:36

12:01

12:26

12:51

13:16

13:41

14:06

14:31

14:56

15:21

15:46

16:11

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

Figura 32: Comportamento térmico com 40A, 45A e 50A de capacitor diâmetro 85mm com uma bobina pequena

Fonte: Autor (2007)

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

7:40

8:01

8:22

8:43

9:04

9:25

9:46

10:07

10:28

10:49

11:10

11:31

11:52

12:13

12:34

12:55

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

Figura 33: Comportamento térmico com 55A de capacitor diâmetro 85mm com uma bobina pequena

Fonte: Autor (2007)

A Figura 35 apresenta as temperaturas do teste realizado com um capacitor de

diâmetro 85mm com uma bobina grande no seu interior. O teste poderia ter sido concluído no

111

final do segundo dia, mas devido a uma forte interrupção no inversor que fornecia a corrente

para a peça, aproximadamente às 13h, o teste teve de ser prolongado por mais um dia,

justamente quando se estava atingindo a estabilidade térmica com 55A.

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

13:26

16:00

18:23

20:46

23:09

01:32

03:55

06:18

08:41

11:04

13:27

15:50

18:13

20:36

22:59

1:22

3:45

6:08

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

Figura 34: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 85mm com uma bobina grande

Fonte: Autor (2007)

O teste com duas bobinas pequenas num capacitor de diâmetro de 85mm foi o único

em que a temperatura ambiente da estufa teve que ser diminuída durante o teste para evitar

um aquecimento excessivo da bobina (Figura 36). Esta redução ocorreu quando se aumentou

a corrente de 45A para 50A, aproximadamente às 9h do segundo dia de testes. Com a redução

de 5°C na temperatura da estufa (CH1), todas as temperaturas também reduziram 5°C para a

mesma corrente. Isto comprova que a diferença de temperatura entre o meio ambiente e o hot

spot é constante, independente da temperatura ambiente, para a mesma condição de aplicação.

No caso da Figura 36, com a temperatura na estufa em 50°C, a temperatura do CH4 foi de

aproximadamente 70°C a 50A. Caso a temperatura da estufa fosse mantida em 55°C para a

mesma corrente de 50A, a temperatura no canal quatro seria de aproximadamente 75°C.

112

45

50

55

60

65

70

75

80

85

8:12

8:50

9:28

10:06

10:44

11:22

12:00

12:38

13:16

13:54

14:32

9:03

9:41

10:19

10:57

11:35

12:13

12:51

13:29

14:07

14:45

15:23

16:01

16:39

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

CH7

CH8

Figura 35: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 85mm com duas bobinas pequenas

Fonte: Autor (2007)

A Figura 36 apresenta as temperaturas do capacitor de 85mm com duas bobinas

grandes. O teste foi realizado em dois dias e também foi desligado no período da noite devido

à possibilidade de aquecimento excessivo. O hot spot a 55A ficou pouco abaixo de 80°C.

50

55

60

65

70

75

80

85

9:51

10:39

11:27

12:15

13:03

13:51

14:39

15:27

16:15

9:46

10:34

11:22

12:10

12:58

13:46

14:34

15:22

16:10

°C

CH1

CH2

CH3

CH4

CH5

CH6

CH7

CH8

Figura 36: Comportamento térmico com 40A, 45A, 50A e 55A de capacitor diâmetro 85mm com duas bobinas grandes

Fonte: Autor (2007)

113

Na Tabela 19, pode-se verificar que o hot spot é o ponto onde estava localizado o

termopar número cinco, no núcleo do capacitor a uma altura equivalente a dois terços do

capacitor. Analisando as temperaturas dos outros testes, na Tabela 20, observa-se que o hot

spot situa-se sempre no núcleo do capacitor, como era esperado, e, na maioria dos casos, a

uma altura equivalente a dois terços do capacitor, conforme afirmado por Vetter (1997).

Na Tabela 20, podem ser conferidas as temperaturas de todos os ensaios, com o

sistema estável. Também na Tabela 20 estão os valores medidos do ESR, das dimensões do

componente e da freqüência de teste. Os cálculos das perdas dielétricas (PD), das perdas

ôhmicas (PΩ) e da diferença de temperatura (∆T) entre a temperatura ambiente e a

temperatura do hot spot foram realizados para cada componente testado e podem ser

observados na Tabela 20. Com estas informações, foi possível calcular a Resistência Térmica

(Rth) de cada capacitor, com as condições do ensaio.

Por ser uma constante específica de cada capacitor, o valor da resistência térmica é

praticamente constante nos dois níveis de corrente avaliados. Como era esperado, o valor da

resistência térmica é dependente do volume da peça (ELECTRONICON, 2006). Para

encontrar esta relação matemática, foi comparado o valor da resistência térmica média de

cada capacitor com o seu volume físico. O resultado pode ser analisado na Tabela 21.

Ordenando os valores de resistência térmica e comparando-os com os valores do

volume pode-se observar a tendência de relação entre estas duas variáveis. Com a ajuda da

planilha Excel, foi estimada a equação que melhor caracteriza esta relação. O gráfico da

resistência térmica versus o volume do capacitor e a equação da relação e a linha de tendência

podem ser observados na Figura 37. A modelagem desta equação, apesar de poucos pontos

observados, apresentou um coeficiente de determinação r2 igual a 0,9353, o que indica um

bom ajuste dos dados ao modelo da Figura 37, expressa conforme equação (26).

114

Tabela 20 – Temperaturas a 50A e 55A e respectiva resistência térmica

Termopar 50A 55A Termopar 50A 55A

CH 1 54,17 55,60 CH 1 54,97 55,03

Diâm. Can. (mm) 75 CH 2 60,52 63,60 Diâm. Can. (mm) 85 CH 2 57,69 58,64

Qt. Bob. 2 CH 3 61,41 65,00 Qt. Bob. 2 CH 3 60,06 61,54

Tamanho Bob. Grande CH 4 65,74 71,90 Tamanho Bob. Grande CH 4 68,84 71,94

Altura Cap. (mm) 267 CH 5 72,44 78,50 Altura Cap. (mm) 267 CH 5 72,97 77,21

Freq. (Hz) 128 CH 6 73,13 79,30 Freq. (Hz) 166 CH 6 75,04 78,97

ESR (mΩΩΩΩ) 3,49 CH 7 70,66 77,20 ESR (mΩΩΩΩ) 4,27 CH 7 69,08 72,09

Cap. (uF) 380 CH 8 61,70 65,40 Cap. (uF) 440 CH 8 63,58 65,23

PD (W) 1,64 1,98 PD (W) 1,09 1,32

PΩΩΩΩ (W) 8,73 10,56 PΩΩΩΩ (W) 10,68 12,92

∆∆∆∆T(C°) 18,96 23,70 ∆∆∆∆T(C°) 20,07 23,94

Rth (W/°C) 1,83 1,89 Rth (W/°C) 1,71 1,68

Termopar 50A 55A Termopar 50A 55A

CH 1 54,02 54,05 CH 1 49,90 49,86

Diâm. Can. (mm) 75 CH 2 60,70 62,51 Diâm. Can. (mm) 85 CH 2 54,43 55,58

Qt. Bob. 2 CH 3 66,93 69,45 Qt. Bob. 2 CH 3 71,30 74,72

Tamanho Bob. Pequeno CH 4 70,00 73,50 Tamanho Bob. Pequeno CH 4 70,11 74,57

Altura Cap. (mm) 198 CH 5 79,85 84,50 Altura Cap. (mm) 198 CH 5 76,40 82,25

Freq. (Hz) 176 CH 6 79,60 83,94 Freq. (Hz) 157 CH 6 72,36 76,57

ESR (mΩΩΩΩ) 3,52 CH 7 77,72 80,99 ESR (mΩΩΩΩ) 4,03 CH 7 60,14 62,09

Cap. (uF) 200 CH 8 69,01 71,87 Cap. (uF) 250 CH 8 60,58 62,50

PD (W) 2,26 2,74 PD (W) 2,03 2,45

PΩΩΩΩ (W) 8,80 10,65 PΩΩΩΩ (W) 10,08 12,19

∆∆∆∆T(C°) 25,83 30,45 ∆∆∆∆T(C°) 26,50 32,39

Rth (W/°C) 2,34 2,28 Rth (W/°C) 2,19 2,21

Termopar 50A 55A Termopar 50A 55ACH 1 54,72 54,76 CH 1 54,81 54,61

Diâm. Can. (mm) 75 CH 2 63,71 65,82 Diâm. Can. (mm) 85 CH 2 62,41 63,53Qt. Bob. 1 CH 3 67,33 70,04 Qt. Bob. 1 CH 3 66,65 68,82Tamanho Bob. Grande CH 4 78,64 84,51 Tamanho Bob. Grande CH 4 84,49 90,69Altura Cap. (mm) 151 CH 5 89,02 96,47 Altura Cap. (mm) 151 CH 5 83,19 90,33Freq. (Hz) 254 CH 6 82,96 89,11 Freq. (Hz) 168 CH 6 70,92 74,57

ESR (mΩΩΩΩ) 3,61 PD (W) 1,65 2,00 ESR (mΩΩΩΩ) 3,39 PD (W) 2,15 2,61

Cap. (uF) 190 PΩΩΩΩ (W) 9,03 10,92 Cap. (uF) 220 PΩΩΩΩ (W) 8,48 10,25

∆∆∆∆T(C°) 34,30 41,71 ∆∆∆∆T(C°) 29,68 36,08

Rth (W/°C) 3,21 3,23 Rth (W/°C) 2,79 2,81

Termopar 50A 55A Termopar 50A 55ACH 1 54,88 54,69 CH 1 55,29 54,86

Diâm. Can. (mm) 75 CH 2 65,76 68,17 Diâm. Can. (mm) 85 CH 2 62,52 62,76Qt. Bob. 1 CH 3 70,67 74,17 Qt. Bob. 1 CH 3 71,68 72,35Tamanho Bob. Pequeno CH 4 79,36 84,99 Tamanho Bob. Pequeno CH 4 81,9 82,08Altura Cap. (mm) 117 CH 5 87,76 94,89 Altura Cap. (mm) 117 CH 5 83,26 83,76Freq. (Hz) 248 CH 6 86,65 92,96 Freq. (Hz) 222 CH 6 90,96 90,71

ESR (mΩΩΩΩ) 1,33 PD (W) 3,21 3,88 ESR (mΩΩΩΩ) 2,34 PD (W) 2,87 3,47

Cap. (uF) 100 PΩΩΩΩ (W) 3,33 4,03 Cap. (uF) 125 PΩΩΩΩ (W) 5,85 7,08

∆∆∆∆T(C°) 32,88 40,20 ∆∆∆∆T(C°) 35,67 35,85

Rth (W/°C) 5,03 5,08 Rth (W/°C) 4,09 3,40


115

Tabela 21 – Resistência térmica versus volume

Diâm. Can. (mm) Qt. Bob. Tamanho

Alt. Cap. (mm)

Rth (W/°C)

Volume Cap

(m3 x10-3)

75 2 G 267 1,86 1,18

75 2 P 198 2,31 0,87

85 2 G 267 1,70 1,52

85 2 P 198 2,20 1,12

75 1 G 151 3,22 0,67

75 1 P 117 5,06 0,52

85 1 G 151 2,80 0,86

85 1 P 117 3,75 0,66


É importante enfatizar que a equação (26) representa uma primeira tendência do

comportamento e que os testes de estabilidade térmica continuarão sendo realizados em

outros tipos de capacitores. Com o aumento da quantidade de testes haverá mais dados para

melhorar ainda mais este primeiro ajuste expresso pela equação (26).

Rth = 2,35 / Volume1,0066 (26)

y = 2,3533x-1,0066

R2 = 0,9353

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00

Volume (m3 x10-3)

Rth (W/°C)

Rth x Volume

Potência (Rth x

Volume)

Figura 37: Resistência térmica versus volume

Fonte: Autor (2007)

Com o valor da resistência térmica definido, estão estabelecidas todas as variáveis de

entrada necessárias para a modelagem térmica dos capacitores. No apêndice IV, encontra-se

uma cópia da tela do software utilizado para a modelagem térmica dos componentes, sendo

116

que em amarelo estão os dados de entrada para o cálculo de todas as perdas, da resistência

térmica e, por fim, da diferença de temperatura entre o ambiente e o hot spot. Estes dados de

saída da planilha estão em azul.

4.4 Proposição de Melhorias

Baseadas nas necessidades dos clientes apontadas pelo QFD, nas ações definidas

pelo FMEA e nos resultados práticos dos testes realizados foram estabelecidas melhorias que

devem ser implementadas no produto. Estas têm o objetivo de aperfeiçoar a qualidade do

produto através de um processo de fabricação mais confiável, de matérias-primas mais

apropriadas para o produto e de um design mais adequado para a aplicação específica de cada

cliente. Tais melhorias definidas para serem implementadas no futuro próximo pela equipe da

empresa onde se realizou o estudo foram:

- Revisar os desenhos dos discos superiores, principalmente de suas barreiras, com o

objetivo de garantir a maior isolação elétrica possível entre os terminais e reduzir as folgas na

montagem, evitando, assim, problemas de vazamento da resina.

- Implementar novos controles na produção, conforme FMEA. O processo de

produção já conta com diversos controles, mas o FMEA de produto apontou a necessidade de

um controle adicional para garantir que a distância entre os terminais esteja conforme a

especificação. Para isto, será utilizado um gabarito e espera-se a eliminação deste tipo de

ocorrência nos clientes.

- Alterar o processo de produção para melhorar o processo de solda. Para a

temperatura de solda serão definidos os limites máximo e mínimo de temperatura, evitando,

assim, o excesso de temperatura sobre a schoopagem ou a solda fria. Por ser um processo

manual, o tempo de solda depende muito da experiência e da prática do trabalhador. Para

garantir a qualidade da solda, estabeleceu-se como obrigatório um curso avançado de solda

117

para os colaboradores que trabalharem nesta posição e que será composto por exercícios

práticos com acompanhamento dos supervisores de produção. Também foram determinados

padrões visuais de qualidade da solda. Com esta ação, espera-se eliminar os problemas de

solda por falta de experiência dos operadores. Apesar desta ação ser um aperfeiçoamento na

produção, o grupo entendeu que esta melhoria terá como conseqüência uma grande evolução

na qualidade do produto.

- Implementar um software para cálculo automático dos materiais dos capacitores e

revisão dos dados. Atualmente utiliza-se um software para o cálculo dimensional dos

capacitores, mas seus dados de saída devem ser alimentados manualmente no software

utilizado pela produção e pela logística, motivo pelo qual, já ocorreram erros de digitação ou

desatenção, em pequenas proporções, no momento desta transferência manual. Tais erros

causaram a compra incorreta do material ou de sua quantidade. Um software único, sem a

interferência manual sobre os dados de saída, resolverá este tipo de não-conformidade.

- Realizar mais testes de estabilidade térmica para comprovar e aprimorar o modelo

térmico desenvolvido neste trabalho. Este é um trabalho contínuo que seguirá as mesmas

etapas do trabalho prático descrito anteriormente.

- Direcionar os designs para capacitores de duas bobinas. Assim, a corrente que passa

por uma única bobina pode ser dividida em duas bobinas menores, reduzindo as perdas e o

valor da corrente por bobina. Conseqüentemente, o auto-aquecimento do componente será

menor e, com menos temperatura dentro do capacitor, seu tempo de vida será maior.

Estas propostas de melhoria surgiram durante a realização do projeto, baseada na

experiência dos componentes dos grupos e nos resultados dos testes. Algumas delas já foram

executadas por serem de fácil implementação e as outras estão em avaliação ou em fase de

testes.

118

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste capítulo será apresentado um resumo das principais conclusões do trabalho,

bem como sugestões para a continuidade da pesquisa.

1.2 Tema

A criação e aperfeiçoamento dos métodos de desenvolvimento e melhoria de

produtos foi um passo importante para a melhoria da qualidade do setor de desenvolvimento

das empresas. Conforme Woiler e Mathias (1996), elaborar um projeto de desenvolvimento

com cuidado e seriedade é um importante instrumento no planejamento a longo prazo, pois

reflete como são tomadas as decisões na administração da empresa. O tema deste trabalho está

direcionado exatamente para o aumento da qualidade e durabilidade dos produtos.

1.3 Objetivos

Dentro do contexto abordado, o objetivo principal do trabalho é a sistematização de

um método para melhorar a qualidade de capacitores, utilizando métodos de melhoria da

qualidade de produtos.

1.3.1 Objetivos Secundários

Os objetivos secundários do trabalho são:

- definir padrões e sistemáticas de desenvolvimento de capacitores;

- adaptar e aplicar os métodos FMEA e QFD na realidade da empresa onde será

realizado o estudo.

119

5.1 Conclusões

Esta dissertação buscou a sistematização de um método para melhorar a qualidade de

capacitores, utilizando métodos de melhoria da qualidade de produtos. Antes do estudo

apresentado, os desenvolvimentos eram realizados sem ouvir a voz do cliente e sem a

utilização de ferramentas de desenvolvimento de produto. O uso sistemático de ferramentas

de desenvolvimento de produto versáteis colaborou para a melhoria da qualidade dos

desenvolvimentos da empresa.

Os métodos utilizados na empresa não levavam em conta a voz do cliente com a

mesma eficiência do QFD e este novo enfoque corroborou para a melhoria da qualidade do

produto em estudo. Já o FMEA de produto, apesar de ser utilizado na empresa, pôde ter sua

prática aprimorada pelos colaboradores. O FMEA de Produto utilizado antigamente foi

aprimorado, uma vez que apontou os principais fatores que devem ser controlados e

conhecidos ao se desenvolver um novo capacitor. Além disto, indicou algumas falhas

existentes no produto e outras características que puderam ser aprimoradas. Porém, a principal

contribuição do FMEA foi demonstrar, através de um método conhecido e consagrado, a

necessidade de se investir com urgência em um estudo sobre o comportamento térmico dos

capacitores. Esta necessidade de maior conhecimento sobre o comportamento térmico já era

esperada, mas a quantidade de modos de falha que podem ser amenizados ou eliminados com

o aumento do conhecimento térmico surpreendeu a todos do grupo.

O uso pela primeira vez do QFD no desenvolvimento de capacitores foi uma barreira

a ser quebrada dentro da empresa e com os clientes. Apesar das dificuldades iniciais impostas

pela novidade, o QFD se mostrou um método eficiente na priorização das ações, levando em

conta a voz do cliente, a posição dos produtos da EPCOS em relação aos seus concorrentes e

o investimento necessário para pôr a melhoria em prática. O QFD também confirmou a

esperada necessidade de investimento no conhecimento prévio do comportamento térmico dos

120

componentes. Além disto, apontou uma das melhorias que devem ser realizadas para dar

continuidade ao desenvolvimento do produto: conhecer a expectativa de vida dos

componentes nas diferentes aplicações dos clientes.

Seguindo as indicações dos dois métodos utilizados, foi possível estabelecer o

modelo térmico matemático dos capacitores. Este modelo térmico é válido para todos os

capacitores com a construção descrita neste trabalho e fornece informações precisas sobre a

temperatura máxima no interior do capacitor para qualquer que seja a condição de aplicação

do cliente. O conhecimento prévio da temperatura máxima dentro do capacitor é de

fundamental importância para a qualidade do componente e para a velocidade no

desenvolvimento, uma vez que não é mais necessário produzir amostras e realizar os testes

práticos para conhecer a temperatura no interior do componente. Conhecendo a temperatura

interna do capacitor, pode-se estimar sua vida útil, mesmo durante a fase mais embrionária do

desenvolvimento. Com esta informação fica mais fácil para o engenheiro implementar ações,

ainda na fase de projeto, que aumentarão a vida útil do componente, melhorando assim, sua

qualidade.

O modelo térmico para os capacitores para aplicação em UPS desenvolvido foi

baseado no conhecimento existente de outros pesquisadores desta área. Mas tão importante

quanto o desenvolvimento do modelo térmico, foi o conhecimento adquirido sobre o produto

em desenvolvimento. Sabe-se hoje que em capacitores com a mesma capacitância, mas com

maior número de bobinas internas, o auto-aquecimento é menor. Esta afirmação era um ponto

discutível antes da realização do estudo. Com a conclusão dos testes ficaram claros todos os

benefícios de se utilizar construções com duas bobinas para se reduzir a temperatura interna

do capacitor. Com os ensaios realizados, conseguiu-se confirmar que a diferença de

temperatura entre o meio ambiente e o hot spot é constante para uma determinada condição de

aplicação. Antes deste estudo, existia a dúvida sobre a real influência da temperatura ambiente

121

no hot spot do capacitor. Todos estes conhecimentos técnicos, adquiridos sobre o produto, são

importantes, estrategicamente, para obter uma vantagem tecnológica no mercado, em relação

à concorrência.

Os ensaios realizados também trouxeram um maior conhecimento das temperaturas

dentro do capacitor, num âmbito tridimensional. Hoje, pode-se comprovar que a temperatura

interna do capacitor possui uma forte tendência a reduzir nas proximidades da caneca, se

forem considerados os eixos x e y. A temperatura também apresenta uma forte tendência a

aumentar nas áreas mais próximas dos terminais, se for considerado o eixo z. Com isto,

conseguiu-se comprovar que o hot spot do capacitor fica no seu núcleo, em uma área acima da

metade da altura da bobina.

Finalmente, este primeiro trabalho, seguindo métodos de pesquisa, poderá ser

utilizado como um método padrão nos próximos desenvolvimentos da empresa. O

conhecimento adquirido pelo grupo é o know-how que justifica desenvolvimentos em

pesquisa básica que, por fim, permanecem nas empresas que investem em pesquisa e

desenvolvimento.

5.2 Sugestões para Continuidade da Pesquisa

Baseado no que foi apresentado anteriormente e na experiência adquirida durante a

execução deste trabalho, ficaram claros alguns pontos que ainda devem ser estudados ou

melhorados em trabalhos futuros.

A construção da matriz dos processos do QFD seria a próxima etapa a ser concluída.

Com a matriz dos processos, poderão ser priorizadas ações no processo produtivo dos

capacitores que melhorarão a qualidade do produto, atendendo às necessidades dos clientes.

Seguindo nesta mesma linha, o FMEA de processo deverá ser construído para a

elaboração do Plano de Controle do processo. A identificação antecipada dos itens críticos do

122

processo e a definição de seus controles garantirão maior qualidade e confiabilidade ao

produto.

O modelo matemático definido neste trabalho pode ser aprimorado com o uso de

elementos finitos para a transferência de calor. Assim, será possível o cálculo e a visualização

do hot spot em capacitores com diferentes formatos e materiais. Para isto, será necessário

apenas o conhecimento da resistência térmica ou da condutividade térmica dos materiais

envolvidos.

Por fim, constatou-se a necessidade do desenvolvimento de outro modelo

matemático, mas agora para a simulação da expectativa de vida dos componentes em

diferentes situações de temperatura, tensão e corrente. A aplicação dos capacitores nem

sempre segue padrões constantes durante sua vida e quanto mais estressante a condição,

menor será a vida útil do capacitor. Os testes de vida acelerados são ferramentas úteis para

simular a resposta do capacitor ao envelhecimento, mas, mesmo acelerado, estes testes têm

duração mínima de um mês. Com a definição de um modelo matemático, pode-se simular em

alguns minutos a expectativa de vida do capacitor para cada aplicação do cliente.

REFERÊNCIAS

AKAO, Y.. Introdução ao Desdobramento da Qualidade. Belo Horizonte: Fundação

Cristiano Ottoni,: Escola de Engenharia da UFMG, 1996. 187p.

AKAO, Y.. QFD: Past Present and Future. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON QFD

’97. Lynköping, Suécia, 1997.

AKAO, Y.. Quality Function Deployment – QFD – Integrating Customer Requirements Into

Product Design. Estados Unidos, 1990. 184 p. ISBN 0-915299-41-0.

CARNEVALLI, J. A.; SASSI, A. Celi; MIGUEL, P. A. C. Aplicação do QFD no

Desenvolvimento de Produtos: Levantamento Sobre seu Uso e Perspectivas para Pesquisas

Futuras. Núcleo de Gestão da Qualidade & Metrologia, Faculdade de Engenharia Mecânica e

de Produção, UNIMEP: Santa Bárbara d’Oeste. 2002

CARVALHO, M. A. de. Manual de Desenvolvimento de Produtos. Disponível em:

<http://www.decarvalho.eng.br.> Acesso em 29/07/2006.

CHENG, L. C. Caracterização da Gestão de Desenvolvimento do Produto: Delineando o seu

Contorno e Dimensões Básicas. Anais do Congresso Brasileiro em Gestão de

Desenvolvimento de Produto 2000. Palestra de Abertura. Belo Horizonte, 2000.

CUNHA, G. Engenharia de Produto QFD e FMEA. Notas de aula. Porto Alegre:

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2005.

DANILEVICZ, A. M. Engenharia de Produto QFD e FMEA. Notas de aula. Porto Alegre:


DORNECKER, H.; ENGELHARD, B. M. Selecting and Applying Film Capacitors –

Technology Information – Tutorial. Electronic News, Edição de 26/03/2001. Disponível em:

<http://www.findarticles.com/p/articles/mi_m0EKF/is_13_47/ai_72467577>. Acesso em

30/07/2006.

ECHEVESTE, M. E. S. Engenharia de Produto QFD e FMEA. Notas de aula. Porto Alegre:


EL-HUSSEINI, M. H.; VENET, P.; ROJAT, G.; JOUBERT, C.. Thermal Simulation for

Geometric Optimizationof Metallized Polypropylene Film Capacitors. IEEE Transaction on

Industry Applications. Vol. 38, N° 3. Junho/2002.

ELECTRONICON. Capacitors for Power Electronics. Disponível em

http://www.electronicon.com/pdf/PEC2005.pdf> Acesso em: 12/09/2006

ENNIS, J. B.; MACDOUGALL, F. W.; COOPER, R. A.; BATES, J. Repetitive Pulse

Application of Self-Healing High Voltage Capacitors. In: POWE MODULATOR

SYMPOSIUM. San Diego. 2002.

FERNANDES, J. M. R.; REBELATO, M. G. Proposta de um método para integração entre

QFD e FMEA. São Carlos: Gestão e Produção, v. 13, n. 2, p. 245-259, 2006.

FMEA Info Centre. Failure Mode and Effect Analysis. Cayman Business Systems, Edição Q.

09/02/2004. Disponível em: <http://www.fmeainfocentre.com/handbooks/FMEA-N2.pdf>.

Acesso em: 30/07/2006.

FMEA Info Centre. Failure Mode and Effect Analysis Methodology. Disponível em:

<http://www.fmeainfocentre.com/guides/introfmea.pdf>. Acesso em: 30/07/2006a.

FMEA Info Centre. Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) Packet. Disponível em:

<http://www.fmeainfocentre.com/handbooks/FMEA_module(revised2).pdf>. Acesso em:

30/07/2006b.

FORNER, H. L. O Emprego do Desdobramento da Função Qualidade – QFD – Como

Ferramenta para o Desenvolvimento de Veículos Destinados ao Transporte Coletivo de

Passageiros. Escola de Engenharia, UFRGS: Porto Alegre, 2003 (dissertação). 97 p.

FREITAS, M. A.; COLOSIMO, E. A.. Confiabilidade: Análise de Tempo de Falha e Testes

de Vida Acelerados. Belo Horizonte: Fundação Christiano Ottoni, Escola de Engenharia da

UFMG, 1997. 309 p.

GARCIA, M. D. Uso Integrado das Técnicas de HACCP, CEP e FMEA. Escola de

Engenharia, UFRGS: Porto Alegre, 2000 (dissertação). 128 p.

GIL, A. C.. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. São Paulo: Atlas, 4ª Edição, 1995. 207 p.

GINN, D. M.; JONES, D. V.; RAHNEJAT, H.; ZAIRI, M.. The “QFD/FMEA interface”.

European Journal of Innovation Management, Bradford, v. 1 , n. 1, p. 7-20, 1998

GQ69. Norma interna EPCOS. 7ª Edição. 2005.

HEARON, H.; MAZUR, G.. Using QFD to Improve Technical Support to Make Commodity

Products More Competitive. In: 14° SYMPOSIUM ON QFD. San Diego, Califórnia: 2002.

INSTITUTO DA QUALIDADE AUTOMOTIVA (IQA). Manual de Referência para QS9000

– Análise de Modo e Efeitos de Falha Potencial – FMEA, 3ª Edição. Jul/2001

KERZNER, H.. Using the Project Management Maturity Model – Strategic Planning for

Project Management. 2a Edição. Nova Jersey. 2005. 334 p.

KONG, M. G.; LEE, Y. P., Electrically Induced Deat Dissipation in Metallized Film

Capacitors. Plasma and Pulse Power Group, Department of Electronic and Electrical

Engineering. Loughborough. IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation, v..

11, n.6, Dezembro de 2004.

MARCONCIN, J. C.. Melhorias no Desenvolvimento de Produto em Uma Empresa de

Manufatura de Produtos Eletrônicos. Escola de Engenharia, UFRGS. Porto Alegre, 2004

(dissertação). 135 p.

MGE. High-Availability Power Quality for Your Applications. Disponível em

http://www.mgeups.com/download/doc_intl/catalog/cat06en.pdf> Acesso em: 24/09/2006

MONTGOMERY, D. C. Design and Analysis of Experiments. 5a Edição. Estados Unidos,

2001. 684p. ISBN 0-471-31649-0.

MOURA, A. P.; FILGUEIRAS A. R.. Qualidade de Tensão em uma Subestação Conectada

com um Parque Eólico. Disponível em

<http://www.labplan.ufsc.br/SBQEE/Anaispdf/7547.pdf>. Edição em 21/08/2005. Acesso

em: 30/06/2007

MUSTAFA, J. A. H.. Aplicação da Ferramenta de QFD (Desdobramento da Função

Qualidade) na Gestão Pós-Venda de Redes Corporativas de Dados – Um estudo de caso nas

operadoras prestadoras deste serviço no Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia, UFRGS.

Porto Alegre, 2005 (dissertação). 98 p.

NASCIMENTO, C. A. A. M.. Aplicação do QFD para Identificar Pontos Críticos do

Processo de Desenvolvimento de Produtos a partir dos Dados de Assistência Técnica –

Experimento em Empresas de Tecnologia da Informação. Escola de Engenharia.

Departamento de Engenharia de Produção UFMG. Belo Horizonte, 2002 (dissertação). 181 p.

NUCCI, C. A.; PIRANI, S.; RINALDI, M. Pulse Withstand Capability of Self-Healing

Metalized Polypropylne Capacitors in Power Applications – An Experimental Investigation.

IEEE Transactions on Electrical Insulation. v. 26, n.1. Fevereiro/1991.

PALADY, P. FMEA Análise dos Modos de Falha e Efeitos. São Paulo. Editora: Imam, 1997.

PEDOTT, A. Análise dos Modos e Efeitos Potenciais de Falha – FMEA. Curso interno

EPCOS, 3ª Edição, 2005.

PRICE, C. J. Function – Directed Electrical Design Analysis. Ceredigion, Reino Unido: 1997.

RABUFFI, M.; PICCI, G.. Status Quo and Future Prospects for Metallized Polypropylene

Energy Storage Capacitors. IEEE Transaction on Plasma Science. v.. 30, n. 5. Outubro, 2002.

RIBEIRO, J. L. D.; ECHEVESTE, M E; DANILEVICZ, A. M. A Utilização do QFD na

Otimização de Produtos, Processos e Serviços. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Escola de Engenharia, Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção. 2000.

ROESCH, S. M. A. Guia para Pesquisas, Projetos, Estágios e Trabalhos de Conclusão de

Curso. São Paulo: Atlas, 1996. 183 p.

SCHMITZ, A. Investigation on Electrical Aging of Thin Polypropylene Films for Power

Capacitors by Means of Thermally Stimulated Depolarisation Currents. Institute of High

Voltage Technology. Alemanha, 1999.

SLACK, N.; CHAMBERS, S.; HARLAND, C.; HARRISON, A.; JOHNSTON, R..

Administração da Produção. São Paulo: Editora Atlas, 1999. 526 p.

SEGUIN, B.; GOSSE, J. P.; SYLVESTRE, A.; FOUASSIER, P.; FERRIEUX, J. P.

Calorimetric Apparatus for Measurement of Power Losses in Capacitors. IEEE

Instrumentation and Measurement Technology Conference. Minissota, Maio/1998.

VETTER, H. Dry MKK Capacitors for Modern Rail Traction. Components Magazine.

Alemanha, Maio,1997.

VETTER, H. Thermal Design of Power Capacitors. Siemens Component, Alemanha, ano

XXI, n. 2, p. 54-58, 1986.

WOILER, S.; MATHIAS, W. F. Projetos: Planejamento, elaboração, análise. São Paulo:

Atlas, 1996. 294 p.

YACUZZY, E.; MARTÍN, F.. QFD: Conceptos, Aplicaciones y Nuevos Desarollos. UCEMA

Publicaciones: Buenos Aires, Argentina. N° 234. Abril/2003.

GLOSSÁRIO

AC Tensão alternada

CAD: Desenho auxiliado por computador, (do inglês Computer Aided Design)

CH canal (do inglês channel )

DC Tensão contínua

DFMEA Análise dos efeitos e modos de falha do desenvolvimento (do inglês Design

Failure Mode and Effects Analysis)

DFSS Desenvolvimento por seis sigma (do inglês Design for Six Sigma)

ESR Resitência série equivalente (do inglês Equivalent Series Resistance)

FMEA: Análise dos efeitos e modos de falha (do inglês Failure Mode and Effects

Analysis)

FTA Árvore de falha (do inglês Failure Tree Analysis)

NPR Número de Prioridade de Risco

PEC: Capacitores de eletrônica de potência (do inglês Power Electronic Capacitor)

PPAP Processo de aprovação da peça de produção (do inglês production part approval

process)

PPM Peças por milhão

PWM Modulação por largura de pulso (do inglês Pulse Width Modulation)

P&D Pesquisa e Desenvolvimento

QFD Desdobramento da função qualidade ( do inglês Quality Function Deployment)

RMS Valor quadrático médio (do inglês root mean square)

UPS Fonte de energia contínua (do inglês Uninterruptible Power Supply)

APÊNDICE I – FMEA DE PRODUTO

APÊNDICE II – MATRIZ DA QUALIDADE DO QFD

APÊNDICE III – MATRIZ DO PRODUTO DO QFD

APÊNDICE IV – PLANILHA DE CÁLCULO DA TEMPERATURA INTERNA DO

CAPACITOR APÓS SER ATINGIDA ESTABILIDADE

Capacitância Nominal: 0,23 mF

Tensão Nominal AC: 330 V

Tensão Nominal DC: 0 V

Total 1 2 3 4 5 6

Corrente Nominal (A): 20 50,00

Frequência (Hz): 166 166

ensão de Ripple AC (Vrms) - 101

Capacitor dimensions: (mm)

Diâmetro (mm): 85

Altura (mm): 128

Vol (cm^3) = 726

Dimensões da bobina: (mm)

Diâmetro da Bob. (mm): 72,64

Altura da Bobina (mm): 111,6

Comp filme / bob.(m): 300

Número de bobinas 2

Filme:Largura (mm): 110

Espessura (um): 6

Borda Livre (mm): 1,5

Setor: 1-100 101-200 201-300 301-400 401-500 501-600 601-700 701-800 801-900 901-1000

Filme 1 - R (ohms) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5

Filme 2 - R (ohms) 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5

Resistividade do Cobre

(ohmsxmm^2/mm): 0,0000196

Temperatura (ºC): 55 0,36

Fios / Cabos: 0,04

Fio Curto (mm): 20 2,13

Fio Comprido (mm): 140 2,53

Fio Delta (mm): 230 1,01

Seção (mm^2): 0,8 3,54Perdas ômicas nos fios (W): 2,13

0,0002 8,8490,020 11,450,040

Resistência da camada de zinco (ohms)

Perdas ôhmicas na schoopagem / bobina (W):

Perdas ôhmicas na schoopagem / capacitor (W):

∆∆∆∆T (ºC):ESR (mohms):

Perdas Eletrodos (Pe):Perdas na Schoopagem (Ps):Perdas nos cabos (Pc):

Perdas Ôhmicas (PΩ):

Perdas Dielétricas (PD):

PERDAS TOTAIS (W):

Perdas Ôhmicas nos Eletrodos

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 200 400 600 800 1000 1200

Largura da bobina

Potência D

issipada (uW)

Pdis1/sector

Pdis2/sector

Pdis/sector

ANEXO 1 – Planilha de FMEA de Produto

FMEA de Produto

Produto: Responsabilidade do Projeto:

Número do FMEA: ____________

Departamento: Página _____ de _____

Preparado Por: ________________

Equipe: Data para Atualização: Data do FMEA: Orig.: _______

Rev.: _______

Controles Atuais Resultados das Ações

Função Modo de Falha Potencial

Efeito(s) Potencial S e v

C l a s

Causa(s) Potencial O c o r

Prevenção Detecção

D e t

N P R

Ações Recomendadas Responsável e Cronograma

Ações tomadas e

Data

S e v

O c o r

D e t

N P R

MELHORIA DA QUALIDADE NA ENGENHARIA DO PRODUTO: … Marco_Storck... · necessidades, que se deveria...

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