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CIDOS e Qualicon
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Ao retornar ao Chile, fundei o CIDOS (Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Santiago), empresa dedicada ao desenvolvimento de soluções e consultoria para organizações europeias através da empresa suíça Qualicon.
O sucesso desta colaboração levou a Qualicon a tentar assumir maior controle sobre as operações do CIDOS. Como consequência, decidimos reorientar a nossa atividade para o mercado chileno. Posteriormente, através de uma aliança estratégica com a empresa ProQualitas, começamos a desenvolver projetos em conjunto com a Price Waterhouse Chile, relação que culminou finalmente com a minha incorporação pessoal nesta empresa.
ID:('ky', 1782)
Resolvendo um problema de ruído através da análise de fluxo físico
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A empresa suíça Biral AG, fabricante de bombas centrífugas, solicitou suporte técnico após detectar um problema inesperado em um de seus novos projetos. Para melhorar o desempenho hidráulico, a geometria do impulsor foi modificada reduzindo a seção de saída das pás. Como resultado, a água saiu do impulsor a uma velocidade consideravelmente maior. Porém, a partir da construção dos primeiros protótipos, as bombas passaram a emitir um intenso ruído de funcionamento, descrito pelos próprios engenheiros como um verdadeiro uivo, inviabilizando sua comercialização.
O estudo focou na compreensão da origem física do fenômeno, analisando a relação entre a nova geometria do impulsor e o comportamento do fluxo de água. A análise mostrou que o aumento da velocidade favoreceu a formação de vórtices e estruturas turbulentas na saída do rotor. Essas instabilidades de fluxo geraram flutuações periódicas de pressão que excitaram mecanicamente a bomba, produzindo o nível de ruído característico observado durante sua operação.
Mais importante ainda, o estudo permitiu-nos concluir que este comportamento não explicou apenas o problema acústico. As altas velocidades e baixas pressões associadas aos vórtices sugeriam que, sob certas condições de funcionamento, poderiam iniciar-se fenómenos de cavitação, capazes de produzir erosão progressiva do impulsor e reduzir significativamente a vida útil da bomba.
A solução proposta consistiu em modificar novamente a geometria hidráulica, aumentando a seção de saída do impulsor para reduzir a velocidade do fluxo antes de sair do impulsor. Esta modificação diminuiu a intensidade dos vórtices, estabilizou o fluxo e reduziu as flutuações de pressão responsáveis pelo ruído. Como resultado, o nível sonoro voltou a valores aceitáveis e, ao mesmo tempo, o risco de cavitação e os danos que poderia causar durante o funcionamento prolongado da bomba foram reduzidos.
Este projeto foi um claro exemplo de como a análise baseada em princípios físicos permite identificar a real causa de um problema de engenharia e desenvolver soluções que não só eliminem o sintoma visível neste caso o ruído mas também os mecanismos que podem comprometer a fiabilidade e durabilidade do sistema no futuro.
ID:('gp', 686)
Identificando a causa da falha intermitente da válvula de água
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A empresa suíça KWC, reconhecida internacionalmente pelo fabrico de torneiras de elevada qualidade, solicitou apoio para investigar um problema que afetou um dos seus modelos de torneiras de água. Embora o produto tenha funcionado corretamente ao sair da fábrica, aproximadamente 10% dos clientes relataram que, após alguns meses de uso, o mecanismo começou a travar até impedir seu funcionamento normal, sendo necessária a troca de toda a chave.
A principal dificuldade do estudo foi que o problema não ocorreu em todas as unidades, mas apenas em uma fração delas e após um período de uso relativamente longo. Esta característica dificultou muito a reprodução da falha através de testes laboratoriais convencionais, por isso foi necessário analisar detalhadamente o projeto do mecanismo, as condições de funcionamento e as possíveis variações presentes durante a fabricação e uso diário do produto.
O trabalho centrou-se em identificar que combinação de factores poderia explicar porque é que um design aparentemente correcto evoluiu, ao longo do tempo, para uma condição em que o mecanismo aumentava progressivamente a sua fricção até bloquear. Para isso foram estudadas as tolerâncias mecânicas, o comportamento dos materiais, as forças de contacto entre as partes móveis e as condições hidráulicas a que a válvula foi submetida durante milhares de ciclos de abertura e fecho.
O objetivo não foi apenas encontrar a causa imediata da falha, mas compreender o mecanismo físico que permitiu que ela aparecesse apenas em determinadas unidades e após um período de operação. Essa abordagem permitiu direcionar a análise para as verdadeiras causas do problema e dotar a empresa de base técnica para redesenhar o produto, aumentando sua confiabilidade e reduzindo significativamente a probabilidade de falhas no serviço.
ID:('gp', 687)
Descobrindo a origem física de uma falha intermitente
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A análise do mecanismo de fecho permitiu verificar que as torneiras que avariaram tinham uma característica comum: tinham perdido a película lubrificante localizada entre as duas superfícies cerâmicas responsáveis pela regulação do fluxo de água. Sem esta lubrificação, o atrito entre as duas peças aumentava progressivamente até que o mecanismo acabasse emperrado, sendo necessária a substituição de toda a chave. A questão fundamental era por que esta perda de lubrificante ocorreu apenas em uma fração das unidades instaladas.
O estudo do mecanismo revelou que o componente responsável pela movimentação de uma das cerâmicas mostrado invertido na figura aplicava a força em uma posição que não coincidia com o plano de deslizamento. Em vez de gerar apenas uma força paralela à superfície cerâmica, produzia também um pequeno momento ou torque que tendia a girar a cerâmica superior durante seu movimento. Embora esta rotação tenha sido muito pequena, foi suficiente para afastar gradualmente o lubrificante da superfície de contato.
A análise mostrou ainda que este fenómeno não ocorreu durante a utilização normal da chave. O torque só atingia valores significativos quando a força aplicada era elevada, situação que ocorria ao fechar a chave bruscamente, batendo o mecanismo contra o seu batente. Essa observação explicava por que o problema aparecia apenas em uma parcela dos clientes: o desgaste não dependia de diferenças de fabricação, mas sim de hábitos operacionais. Aproximadamente dez por cento dos usuários fecharam a chave com força suficiente para gerar o torque necessário para deslocar progressivamente o lubrificante e fazer com que, com o tempo, o mecanismo travasse.
A solução consistiu em modificar a geometria do sistema de acionamento deslocando o ponto de apoio do elemento móvel. Ao reduzir a distância entre a linha de ação da força e o fulcro, o braço de alavanca e, consequentemente, o torque aplicado à cerâmica foram consideravelmente reduzidos. Com isso, o movimento voltou a ser praticamente um puro deslizamento, o deslocamento do lubrificante foi evitado e o problema desapareceu sem a necessidade de modificar os materiais ou o desenho básico do mecanismo.
Este projeto mostrou como um fenómeno aparentemente aleatório pode ser totalmente explicado através de uma análise física do sistema, permitindo desenvolver uma solução simples e robusta baseada na mecânica do mecanismo, em vez de recorrer a alterações de materiais ou substituições desnecessárias de componentes.
ID:('gp', 688)
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile