Acta Brazilian Science Ano I, vol. 01, 4º trimestre, Janeiro de 2014, São Luis, Ma, Brasil - PDF
Acta Brazilian Science Ano I, vol. 01, 4º trimestre, Janeiro de 2014, São Luis, Ma, Brasil
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Heitor Laranjeira Cesário
2 APRESENTAÇÃO A revista eletrônica apresenta estudos, pesquisas e reflexões em torno de diversas áreas da ciência e tecnologia sob a responsabilidade de renomados consultores e autores vinculados a diferentes grupos de pesquisas da iniciação científica à pós-graduação em várias instituições de ensino superior do Brasil e do Mundo. O intuito da revista é divulgar os diversos trabalhos que estão sendo desenvolvidos por centros, institutos de pesquisa e instituições de ensino superior, em um veículo de qualidade, indexado e de grande circulação internacional. Esta iniciativa oportuniza a apresentação das produções intelectuais e criticas de diversos pesquisadores nas mais longínquas regiões do saber, bem como, o fortalecimento do maior número de interessados em contribuir para a melhoria da qualidade de ensino, pesquisa e extensão nas instituições de nível superior dentro e fora do país. A periodicidade da revista será trimestral sendo subdividida em três seções: editorial, divulgação científica e o olhar do pesquisador sênior. No Editorial teremos matérias correlacionadas à ciência, tecnologia e ensino sempre explorando os rumos tomados pela ciência e tecnologia em uma perspectiva critica. Com o propósito de apoiar a disseminação do conhecimento, na seção Divulgação científica, faremos a preleção dos melhores artigos submetidos e aprovados para publicação por nossos consultores Ad Hoc. E no último capitulo, fecharemos a edição com a opinião de um pesquisador sênior sobre temática de grande interesse da comunidade científica em destaque. Prof. Dr. Patrício Moreira de Araújo Filho Editor Chefe CONSELHO EDITORIAL Diretoria Geral Prof. Dr. Patrício Moreira de Araújo Filho, UNESP, BRAZIL Conselho Consultivo Profª Drª Maria da Conceição Furtado Ferreira, UERJ, BRAZIL Profª Drª Bárbara Rosemar Nascimento de Araújo, UEFS, BRAZIL Prof Drª Maria José Moraes Antunes, USP, BRAZIL Prof. Drª. Marilande M. Abreu, UNICAMP, BRAZIL Prof. Dr. Rafael Campos Quevedo, UNB, BRAZIL Prof. Dr. Will Ribamar Mendes Almeida, UFCG, BRAZIL Prof. Dr. Antônio Jeferson de Deus Moreno, UFC, BRAZIL Prof. Dr. Lúcio Antônio Alves de Macedo, USP, BRAZIL Prof. Dr. Ivone Garros Rosa, UFC, BRAZIL Prof. Dr. Norberto E. Consani, Université de Paris II, FRANÇA Profª Drª Laura Lucia Bogado Bordazar, Unversidad de La Republica Oriental del Uruguay, URUGUAY Prof. Dr. Roberto Miranda, Universidad Nacional de La Plata, ARENTINA Secretário de Editoração: Prof. Allisson Jorge Silva Almeida, UFMA, BRAZIL Conselho Editoral da CEAMA Prof. Dr. Patrício Moreira de Araújo Filho Profª. MSc. Tatiana Mendes Bacellar Profª. MSc. Yaskara Fernanda Matos de Castro Profª. MSc. Lisiane de Oliveira Costa castro Profª. MSc. Delcimara Batista Caldas Profª. MSc. Themis Alexandra Santos Bezerra Buna Prof. MSc. José Ribamar Neres Costa Prof. MSc. João de Deus Cabral Junior 1
3 Prof. MSc. Herminio de Sousa Lima Prof. MSc. Joaquim de Oliveira Gomes Profª. Esp. Darlene Santos Barros Prof. Esp. Everaldo dos Santos Almeida Contato do Faculdade Atenas Maranhense Departamento de Pesquisa e Extensão Avenida São Luís Rei de França, n. 32 Turú - São Luís - MA CEP: Telefone: Os artigos publicados nesta revista são de inteira responsabilidade dos autores. Qualquer reprodução é permitida, desde que seja citada a fonte. 2
4 SUMÁRIO EDITORIAL:... 4 DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA... 6 ESTUDO DE CASO DE QUEBRA DE TRENS DE TRANSPORTE DE MINÉRIO DE FERRO NA FERROVIA ESTRADA DE FERRO CARAJÁS (EFC)
5 EDITORIAL: D METODOLOGIA SEIS SIGMA No cenário atual, em que muitas economias emergem após anos de desenvolvimento industrial, conceitos como qualidade, competitividade, eficiência, produção eficaz, dentre outros, têm propiciado novos horizontes em um mercado mais exigente e competitivo. Nos anos 80, a empresa americana Motorola, ao sofrer forte impacto nas vendas, decidiu mudar de estratégia e focar na qualidade da produtividade. Vale mencionar que aplicar a metodologia Seis Sigma passou a ser uma questão de sobrevivência, pois a Motorola não apresentava mais desenvoltura favorável em relação aos concorrentes estrangeiros que tinham atingido melhor venda de produtos, com qualidade superior e a custo reduzido, tornando-se altamente competitivos. Entretanto, cabe ressaltar que a metodologia Seis Sigma, na verdade, redefine qualidade como o valor agregado por um esforço produtivo, em que a empresa atinge seus objetivos estratégicos. Assim, faz-se imperativo frisar que cada vez que a empresa é obrigada a realizar uma operação de retrabalho, resultado de erros ocasionados pela falta de acompanhamento criterioso de qualidade, muitos recursos são gastos para corrigi-los e retomar as metas de produção. Logo, a empresa ao aprimorar seus processos produtivos com cadeias eficientes e integradas, minimiza a possibilidade de erros, e passa a ter uma receita condizente com o plano de custos da organização. A metodologia do Seis Sigma tem como escopo o sucesso empresarial através da implementação eficaz de conceituadas técnicas e princípios de qualidade, que abracem todas as esferas organizacionais, chegando até a satisfação do cliente e a maximização da competitividade. O objetivo principal desta estratégia é obter um nível mínimo, próximo de zero, das falhas da produção, reduzindo custos operacionais e agregando valores ao produto ou serviço. Convêm recordar que os outputs defeituosos representam perdas para a empresa em vários níveis: o produto que não se vende, não gera receitas; a sua fabricação ocupou recursos materiais e humanos que é preciso pagar; durante o processo de fabricação, impediu a produção de produtos em bom estado (custo de oportunidade) e é preciso desmontálo ou desfazer-se dele, o que também implica custos. Apesar de o Seis Sigma ser claramente uma ferramenta de gestão orientada para a qualidade, esta não implica a complexidade que acompanha sempre um processo de TQM - Total Quality Management. Para aplicar esta técnica com sucesso, é necessário definir três conceitos: qualidade potencial (valor acrescentado máximo possível por unidade de output); qualidade real (valor acrescentado atual por unidade de output) e o desperdício (é a diferença entre estes dois valores). Importante considerar que a metodologia Seis Sigma não deve ser direcionada apenas à linha de produção. Essa ferramenta tem sua efetividade nas ações estratégicas, na integralidade estrutural, na gestão de recursos humanos e no processo operacional. Levar essa ação estratégica apenas para o pátio de fábrica é o mesmo que fossilizar toda a sua capacidade de abrangência e atuação, limitando, dessa forma, o sucesso empresarial. Qualidade em uma organização não pode ser fragmentada, sendo direcionada apenas a um departamento. Deve ser utilizada de forma global, difundida ao espírito empreendedor, incorporada à missão empresarial e disseminada entre todos os clientes internos e externos da organização. Todo o sucesso de uma empresa não tem sentido se for irradiado apenas dentro da organização, nos limites de sua atuação produtiva. Mais que isso, as ações de qualidade devem ser percebidas, também, não só pelos seus clientes, mas pelos concorrentes e por todo o mercado de atuação. Por: Consuelo Schliebe Bezerra Controller em Administração MBA em Gestão de Pessoas - FAMA 4
6 EMOCRATIZANDO O ENSINO SERIOR N DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA 5
7 ESTUDO DE CASO DE QUEBRA DE TRENS DE TRANSPORTE DE MINÉRIO DE FERRO NA FERROVIA ESTRADA DE FERRO CARAJÁS (EFC) Emanoel Garros Rodrigues, Marcelo Henrique Leão Pinheiro; 1. Faculdade Pitágoras São Luís-MA, Av. São Luís Rei de França, 32 - Turu - São Luís MA. Recebido 01/01/2013 Publicado 20/10/2013 ABSTRACT. In the current world economy context, the major companies aim an increase of production, mainly, with the goal of a better availability of its assets. To assure a better asset management is necessary to know the equipments, manage the maintenances and know the discrepancies that may occur during the asset s life time and usage time, thereby the assets may perform better, therefore, to ensure high quality, you must access the failures and act to solve the weaknesses of your maintenance and operation. This survey aim to do a study case about Iron Ore Transportation Trains breakage in the Estrada de Ferro Carajás (Carajás Railway). Making a performance evaluation of the Wagons and Locomotives operating in the Estrada de Ferro Carajás (Carajás Railway). After collecting data, was made an analysis, using the Statistic and Quality tools, of the failures found according to the selected data. KEYWORDS: Failures, Wagons, Maintenance, Train, Coupling. RESUMO. No cenário atual da economia mundial, as grandes companhias almejam ganho de produtividade visando principalmente aumento da disponibilidade dos seus ativos. Para garantir melhor gerenciamento dos ativos é necessário conhecer seus equipamentos, gerenciar as manutenções e conhecer as anomalias que ocorrem durante sua utilização e vida útil, assim os equipamentos poderão desempenhar suas funções de maneira otimizada, logo para garantir qualidade deve-se analisar as falhas e atuar nos pontos frágeis da manutenção e operação. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de caso sobre quebras de trens de transporte de minério de ferro na Estrada de Ferro Carajás (EFC). Realizando assim uma avaliação do desempenho de vagões e locomotivas usados na Estrada de Ferro Carajás (EFC). Após o levantamento de dados, foi realizado estudo utilizando ferramentas estáticas e de qualidade, das falhas encontradas de acordo com os dados colhidos. PALAVRA CHAVE: Falhas, Vagões, Manutenção, Trem, Engate. 1. INTRODUÇÃO No momento em que o iminente aumento da circulação de trens na malha da Estrada de Ferro Carajás (EFC) se concretiza, grandes projeções de volume de carga de seus clientes vêm sendo demandada, a atividade de manutenção se torna função estratégica fundamental à Empresa. A gestão dos ativos da empresa deve disponibilizar seus materiais rodantes, via permanente (VP) e sinalização com confiabilidades cada vez mais altas e focar em um efetivo tratamento das falhas. No caso específico da Manutenção de Vagões, a mesma impacta diretamente no fator segurança, proporcionando a redução de acidentes, além do consequente aumento da produtividade, já que uma frota de vagões em bom estado possibilita elevado desempenho nas operações ferroviárias e a conservação do material rodante circulante. Esta condição transformou a atividade de manutenção de vagões em um fator crítico de sucesso, no momento em que os custos de manutenção cada vez mais altos impactam significativamente na despesa total e consequentemente na capacidade de se manter padrões de qualidade satisfatórios. O Conjunto de Choque e Tração são um dos componentes que sofrem os esforços de tração e compressão na circulação dos trens. Durante a evolução do trem e aumento de capacidade de transporte nos vagões, este componente não teve grandes estudos para avaliação de sua vida útil nem a resistências a nova configuração de trem da EFC, trens com 330 vagões e 4 locomotivas. Neste sentido, alguns fatores que devem ser considerados para a obtenção de uma maior eficiência do transporte ferroviário estão diretamente ligados às características do CCT: resistências as forças compressão e tração do trem, movimentos verticais, horizontais e axiais, segurança contra o descarrilamento e desgaste em seus componentes. 6
8 O desgaste é normalmente influenciado pelas características metalúrgicas e de dureza dos elementos, pelas cargas mecânicas inerentes à operação ferroviária, assim como pela qualidade da manutenção que o CCT está submetido. Dentre os fatores acima citados, o presente trabalho destacará o desgaste de componentes dos CCT, na qual interfere diretamente em seu desempenho durante operação, bem como suas consequências sobre o material rodante da EFC. 1.1 Objetivos Tendo em vista o contexto apresentado, o objetivo geral deste trabalho é estudo para reduzir os números das quebras de trens de transporte de minério de ferro na Estrada de Ferro Carajás (EFC). As paradas indevidas na circulação de trem, provocando o THP (Trem Hora Parado) que vem a impactar a circulação de trens em toda a ferrovia assim como o carregamento (na Serra de Carajás - PA) e descarga de vagões (na Ponta da Madeira em São Luís - MA). Os objetivos específicos são: I. Identificar as causas das quebras de trens na EFC para redução das paradas indevidas dos trens em circulação; II. Verificar as influências e correlações da operação dos trens com o trem típico da EFC; III. Observar as influências de outras áreas (Via Permanente, Locomotiva, Eletroeletrônica e Vandalismo) nas quebras de trens na EFC; IV. Avaliar qualidade e resistência dos Componentes do Conjunto de Choque e Tração de Vagões e Locomotivas a fim de identificar falhas no processo de confecção destes componentes. 1.2 Justificativa Com o aumento continuo das ocorrências de quebras de trens de transporte de minério na Ferrovia da Estrada de Ferro Carajás (EFC) desde o ano de 2008 até 2010 que motivaram o a escolha do tema conforme o Gráfico 1 e 2. Gráfico 1. Quantidade de trens parados por Quebra de Trem. A falta da aplicação de metodologia cientifica, estático e de confiabilidade são fatores que cooperam no aumento deste tipo de ocorrência na EFC, onde resulta no grande impacto, ocasionado pela interrupção da circulação de trens na malha ferroviária, o THP, que reflete na perda de receita para proprietária do consocio e usuária da linha feria. 7
9 Gráfico 2. THP dos trens parados por Quebra de Trem Desta forma surgiu a oportunidade de estudar e implantar ações de bloqueios eficazes para redução das ocorrências de quebra de trens na ferrovia EFC, com o apoio e conhecimento técnico e prático da Operação de Trens e igualmente da Manutenção de Material Rodante (Vagões) desta proprietária do consocio e usuária da Ferrovia da EFC. Devido à quebra de trens temos outros impactos: I. As Quebras de Trens reduzem a capacidade de transporte da ferrovia na EFC; II. Aumento do ciclo do trem por THP no trem avariado e nos demais trens da malha na EFC; III. Geração de horas extras (HH) da Operação e Manutenção; IV. Geração de custo por perda dos componentes quebrados (tanto de vagões quando de locomotivas) por Quebra de Trens. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 Ferrovias Conforme Boeira (2008),o transporte ferroviário surgi na Alemanha, próximo do ano de 1500, com a utilização de vagonetas de minério com rodas de madeira, sobre trilhos também confeccionados de madeira. Nesta época, utilizavam, sempre que possível, os desníveis para movimentação de vagonetes carregadas e tração animal para as vagonetes vazias. Posteriormente, começaram a utilizar tiras de metal sobre os trilhos de madeira para melhorar o atrito. O modal ferroviário possui um dos menores custos por tonelada transportada, ficando atrás apenas do modal aquaviário. O transporte ferroviário possui um grande percentual de utilização nos países da América no Norte e Europa, chegando até 85% na Alemanha. No Brasil, este número chegou a 20,86% em Estrada de Ferro Carajás A Estrada de Ferro Carajás (EFC), inaugurada em 1985, tem como papel principal o transporte do minério extraído da mina de Carajás em Parauapebas PA até o Terminal Marítimo de Ponta da Madeira em São Luís - MA. Com a extensão de 892 km e bitola de 1,60 m, a EFC é constituída de uma linha singela com 58 pátios de cruzamento de trens. A EFC, conforme ilustração da Figura 1, atualmente é responsável por uma produção anual de 115 milhões de toneladas por ano (Mta) com uma previsão de atingir 230 Mta em 2012 (INFORMATIVO..., 2011). 8
10 Figura 1. Mapa da Estrada de Ferro Carajás 2.3 Manutenção O termo manutenção tem sua origem no vocabulário militar, cujo sentido era manter nas unidades de combate o material num nível constante. Manter é escolher os meios de prevenir, de corrigir ou de renovar o ativo com a finalidade de otimizar os custos global da propriedade. A manutenção vem surgir das necessidades dos artesões com as primeiras maquinas mecânicas para tear no século XVI, onde a manutenção tinha importância secundaria. Com o surgimento das primeiras maquinas para fabricação em serie e juntamente com Henry Ford, surgiu à necessidade das máquinas operatrizes serem reparadas no menor tempo possível. Filho (2006) define manutenção como um conjunto de atividades e recursos aplicados aos sistemas e equipamentos, visando garantir a continuidade de sua função dentro de parâmetros de disponibilidade, de qualidade, de prazo, de custos e de vida útil adequado. Nesta definição, de grande abrangência, a manutenção é caracterizada como um processo. Um processo que deve iniciar antes da aquisição e que tem como principal função o prolongamento da vida útil do equipamento ou sistema. A manutenção deixou de ser, nas últimas décadas, uma simples atividade de reparo para se tornar um meio essencial ao alcance dos objetivos e metas da organização. Coloca-se estrategicamente como parte fundamental do processo produtivo em um ambiente onde, cada vez mais, se utilizam equipamentos de última geração, com os mais modernos sistemas mecânicos e eletro-eletrônicos, de maior grau de complexidade, alto custo e exigências elevadas quanto ao nível da manutenção. A maior complexidade dos equipamentos e diversidade dos ativos físicos fez da manutenção uma função igualmente complexa, levando ao desenvolvimento de novas técnicas, modernas ferramentas de gestão e abordagens inovadoras quanto à organização e estratégia de manutenção Tipos de Manutenção Manutenção Corretiva Segundo a Norma NBR 5462 (1994), manutenção corretiva é a manutenção efetuada após a ocorrência de uma pane, destinada a recolocar um item em condições de executar uma função requerida. Em suma: é toda manutenção com a intenção de corrigir falhas em equipamentos, componentes, módulos ou sistemas, visando restabelecer sua função a que foi projeto. Este processo de manutenção é caracterizado por atuar após a falha ou com o desempenho menor que o esperado. Geralmente, este processo de manutenção é aplicado para itens de pouca relevância no processo, onde pode apenas substituí-lo sem gerar impacto ao sistema. A manutenção corretiva pode ser dividida em programada e não programada. Na manutenção corretiva não programada é realizada após a ocorrência da falha, ou o desempenho menor que o esperado. Geralmente, este tipo de manutenção implica em altos custos, perdas de produção e as consequências ao equipamento são maiores. 9
11 A manutenção corretiva programada é executada em processos de preditiva, detectiva ou por decisão gerencial, quando é percebida a necessidade da manutenção, mas permite-se deixar o sistema operar até falhar. Este processo tende a ter um custo menor que o das corretivas não programadas devido ao seu planejamento Manutenção Preventiva Segundo Filho (2006), a essência da Manutenção Preventiva é a substituição de peças ou componentes antes que atinjam a idade em que passam a ter risco de quebra. A base científica da Manutenção Preventiva é o conhecimento estatístico da taxa de defeito das peças, equipamentos ou sistemas ao longo do tempo. A manutenção preventiva também é chamada de Manutenção Baseada em Tempo. Este processo de manutenção visa à substituição, reaperto, lubrificação e outras atividades nos equipamentos, em intervalos de tempo determinados, antecedendo ao tempo até falha. A determinação deste período entre preventivas é, muitas vezes, definido pelo fabricante ou pela experiência dos mantenedores responsáveis. Este tipo de manutenção tem como contra-indicação o índice elevado de paradas no equipamento onde, às vezes, a substituição das peças é desnecessária Manutenção Preditiva De acordo Filho (2006), a Manutenção Preditiva pode ser considerada como uma forma evoluída da manutenção preventiva. Com o aperfeiçoamento da informática, tornou-se possível estabelecer previsão de diagnósticos de falhas possíveis, através da análise de certos parâmetros dos sistemas produtivos, através do acompanhamento sistemático das variáveis que indicam o desempenho dos equipamentos, define-se a necessidade da intervenção. Ela privilegia a disponibilidade, pois as medições e verificações são efetuadas com o equipamento em funcionamento. Outra condição considerada fundamental para a aplicação da manutenção preditiva é a qualificação da mão-de-obra responsável pela análise e diagnóstico, para que as ações de intervenção tenham qualidade equivalente aos dados registrados. As características intrínsecas a esse tipo de manutenção impedem que ela seja empregada de forma generalizada porque exige grande volume de recursos iniciais, tanto humanos com materiais; mão-de-obra muito qualificada e treinada; e a restrição para aplicação em sistemas industriais complexos CBM Condition Based Maintenance (Manutenção Baseada em Condição) Buscando a melhoria continua dentro da manutenção, suje o CBM, a Manutenção Baseada em Condição, onde quando a intervenção, fruto do acompanhamento preditivo, é realizada estamos fazendo uma Manutenção Corretiva Planejada, assim uma Manutenção Baseada em Condição. Quando os equipamentos operem por mais tempo e a intervenção ocorre baseado em dados e não em suposições temos a Manutenção Preventiva engloba as Manutenção Baseada no Tempo e a Manutenção Baseada na Condição, reduzindo custos da manutenção Engenharia de Manutenção Segundo Kardec (2009), atua na busca do constante desenvolvimento e implementação de soluções para as atividades de manutenção e em sua logística. Opera também na melhoria do desempenho da manutenção na obtenção de um padrão classe mundial e no desenvolvimento de serviços globais e de satisfação do cliente. É definida como o conjunto de atividades que tem como objetivo melhorar a eficácia da manutenção, detectando os desvios existentes nos processos e sugerindo a utilização de novas tecnologias e propondo soluções que aumentem a confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos. A engenharia de manutenção deve ser responsável por: Condução do processo de avaliação da situação atual, elaboração do planejamento estratégico da manutenção e confecção do manual de gestão da manutenção; Definição das diretrizes e políticas de manutenção; Compartilhamento na elaboração e cumprimento do orçamento anual de manutenção e investimento; Desenvolvimento das soluções de engenharia; Avaliação sistemática dos planos de manutenção ocorrências e propostas de melhoria; Condução da elaboração de planos de manutenção de novos equipamentos ou novos projetos; Disponibilizar apoio técnico para a rotina de manutenção; Promoção da integração e padronização das atividades de manutenção, principalmente atuando como catalisador para a transferência e fixação de tecnologia da manutenção; Disponibilização de referências de indicadores afins da atividade de manutenção, para validar os desafios acordados e o desempenho obtido; Estímulo e aplicação de avaliações periódicas e auditorias, para manter a disciplina no foco da atividade de manutenção. 10
12 2.4 Análise de Falha Análise de falhas é todo o processo de investigação para identificação da causa (principal e contribuitória), traçando ações de bloqueio para que esta possa ser impedida que reaconteça, através de revisões dos processos ou substituição de itens com defeito tanto de fabricação, como montagem, baixa qualidade ou obsoletos. ABNT define Falha com o sendo o término da capacidade de um item desempenhar a função requerida (NBR ). Considera-se o término da capacidade da via permanente a partir do momento em que houver interrupção do tráfego causado por determinado ativo de via permanente Técnicas para análise de falhas FMEA - Análise de Efeito e Modo de Falha A metodologia de análise do tipo e efeito de Falha, conhecida como FMEA, do inglês Failure Mode and Effect Analysis, é uma metodologia para maximizar a satisfação do usuário através da eliminação e/ou redução dos problemas conhecidos e potenciais. Para se obter isto a FMEA deve começar o mais cedo possível, mesmo embora todos os fatos e informações não estejam disponíveis. As FMEA podem ser de dois tipos, a de Produto e de Processo. FMEA de Produto: na qual são consideradas as falhas que poderão ocorrer com o produto dentro das especificações do projeto. O objetivo desta análise é evitar falhas no produto ou no processo decorrentes do projeto. É comumente denominada também de FMEA de projeto. FMEA de Processo: são consideradas as falhas no planejamento e execução do processo, ou seja, o objetivo desta análise é evitar falhas do processo, tendo como base as não conformidades do produto com as especificações do projeto. Pode-se aplicar a análise FMEA nas seguintes situações: Para diminuir a probabilidade da ocorrência de falhas em projetos de novos produtos ou processos; Para diminuir a probabilidade de falhas potenciais (ou seja, que ainda não tenham ocorrido) em produtos/processos já em operação; Para aumentar a confiabilidade de produtos ou processos já em operação por meio da análise das falhas que já ocorreram; Para diminuir os riscos de erros e aumentar a qualidade em procedimentos administrativos. Para aplicar-se a análise FMEA em um determinado produto e/ou processo é necessário forma-se um grupo de trabalho que irá definir a função ou característica do produto ou processo, para isso deve-se relacionar todos os tipos de falhas que possam ocorrer descrevendo para cada tipo de falha suas possíveis causas e efeitos, relacionar as medidas de detecção e prevenção de falhas que estão sendo, ou já foram tomadas, e, para cada causa de falha, atribuir índices para avaliar os riscos e por meio destes, discutir medidas de melhoria. A Figura 2 mostra uma aplicação básica de através da FMEA. 11
13 FTA Análise por árvore de falhas Figura 2 Análise de Falha através da FMEA De acordo com Rodrigues (2006), a Análise de Árvores de Falha (FTA) é um método sistemático e padronizado, capaz de fornecer bases objetivas para funções diversas tais como: A análise dos modos comuns de falhas em sistemas, análise do projeto do sistema, serve para justificar mudanças e demonstrar atendimento a requisitos de operacionalidade e segurança. A FTA é uma representação gráfica, associada ao desenvolvimento de uma falha particular do sistema (efeito), chamada de evento de topo, e às falhas básicas (causas), denominadas de eventos primários. Por esse motivo, é considerada como uma ferramenta top down (de cima pra baixo), conforme Figura 3. Figura 3. Análise de falha Através do FTA 2.5 Vagão São veículos ferroviários utilizados para o transporte de mercadorias, os vagões podem ser classificados em função do tipo de carga transportada, tipo de terminal de carga e descarga e condições geométricas e operacionais da via. A seguir serão descritos alguns tipos de vagões: Vagões Fechados: Vagão utilizado para transporte de materiais que não podem ser expostos a ações climáticas. Podem transportar sacas de açúcar, farinha, etc. 12
14 Figura 4. Vagões tipo Fechado Vagões Gôndolas: Tipo de vagão utilizado, principalmente, para o transporte de minério, carvão e produtos siderúrgicos. Possuem alta capacidade de carga em relação à sua tara (peso do vagão vazio). Os vagões do tipo GDT compõem a maior frota do sistema norte, atualmente com aproximadamente onze mil vagões e os vagões tipo GDU com dois mil e quinhentos vagões, sendo que o mesmo é responsável pelo transporte de minério da minas de Carajás - PA até o porto de Ponta da Madeira em São Luís MA.. Figura 5. Vagões tipo Gôndola 13
15 Vagões Hooper: Vagões destinados a transporte de cargas adversas que pode possuir proteção interna dependendo do tipo de carga onde suas cargas podem ser com ou sem proteção por cobertura. Possui fundo rampado, sendo sua descarga na parte inferior (por tremonha ou comporta) e seu carregamento feito pela parte superior. Figura 6.Vagões tipo Hooper. Vagões Plataforma: Vagões destinados a transporte de cargas adversas. Possui multiplicidade e facilidade de carga e descarga. Podem ser singelos ou articulados com estrutura com inércia variável. 14
16 Figura 7. Vagões tipo Plataforma Vagões Tanque: São vagões destinados a transporte de cargas liquidas e gases. Possui o corpo cilíndrico para baixas e/ou altas pressões. Seu carregamento é efetuado na parte superior e sua descarga efetuada por válvulas de fundo.. Figura 8. Vagões tipo Tanque Podemos dividir o vagão em Superestrutura e Infra-estrutura. 15
17 Figura 9. Estrutura vagões Caixa do vagão Pertencente à parte de superestrutura do vagão, sua função é receber a carga a ser transportada e transferir os esforços as demais partes do Vagão, a Figura 10 ilustra as parte da caixa de um vagão. Figura 10. Caixa do Vagão Estrado Pertencente à parte de infra-estrutura do vagão, sua função principal é distribuir os esforços provenientes da caixa do vagão ao sistema de truques, a Figura 11 ilustra as principais partes do estrado de um cagão de carga. 16
18 Figura 11. Estrado de um Vagão Freios Segundo Rodrigues (2007), a finalidade básica de um sistema de freios é controlar, com segurança, a velocidade do trem. Quando o trem, estando em uma rampa ou em nível, tiver de ser parado dentro dos limites de bloqueio estabelecidos pelos sinais de via, ou quando sua velocidade tiver de ser mantida constante durante a descida de rampas; Durante o estacionamento do trem em trechos em nível ou em rampa; Em frenagens de emergência, em situações de riscos excepcionais, que possam provocar grandes danos materiais ou perdas de vidas humanas. O sistema de freio utilizado em vagões é do tipo automático, Figura 12. É denominado, assim, devido a seu acionamento se dar pela ausência de ar no encanamento geral. Este sistema possui os seguintes componentes: Figura 12. Sistema de Freio no vagão Timoneira de freio É o conjunto de alavancas mecânicas responsável pela transferência de esforços, a partir do avanço do cilindro, para gerar a aplicação de frenagem das sapatas de freio contra as rodas. 17
19 Figura 13. Timoneria de Freio Encanamento Geral É a tubulação responsável por transportar o ar comprimido liberado do reservatório das locomotivas ao longo de todos os veículos do trem Reservatório de ar Figura 14. Diagrama do Encanamento Geral do Vagão. Este reservatório é dividido em duas partes, chamadas de reservatório auxiliar e reservatório de emergência. Sua função é aplicar a válvula de controle através da diferença de pressão entre o reservatório e o encanamento geral. Figura 15 Diagrama do Reservatório de Ar do Vagão Válvula de controle É o conjunto responsável pela aplicação do sistema de freio, através da diferença de pressão entre o encanamento geral e o reservatório auxiliar. 18
20 Figura 16. Válvula de Controle para Vagões Cilindro de freio São dispositivos que, em resposta a um comando de pressão, produzem uma força mecânica, na timoneria do vagão fazendo, com que as sapatas de freio sejam aplicadas na superfície das rodas durante as aplicações do freio do trem, reduzindo-lhe a velocidade ou parando-o completamente. Figura 17. Cilindro de Freio para Vagões Sistema DDVC No intuito de investir em um sistema de segurança para minimizar os impactos consequentes de um descarrilamento de trem, desenvolveu o detector de descarrilamento de vagão (DDVC), conforme a ilustração da Figura
21 Figura 18. Sistema de DDVC no Vagão O ponto de ligação é um fusível cônico, confeccionado em aço 1020 ou cabo de aço, que, no momento em que o rodeiro descarrila, a haste é puxada para baixo e rompe o fusível, que está ligado ao encanamento geral, expulsando o ar de dentro do encanamento e acionando a emergência do trem. Figura 19. Atuação do Sistema de DDVC no Vagão. 20
22 2.5.4 Conjunto de Choque e Tração O Conjunto de Choque e Tração, conforme ilustração da figura 20, ou acoplamento de vagões é constituído por uma série de componentes e peças, que tem por função amortecer os impactos, transmitir os esforços e unir os vagões/carros automotrizes entre se. Durante a ação de acoplamento ou após ser feita à ligação, estes agirão como transmissores de esforços de um vagão para o outro, para que estes esforços não sejam transmitidos através de choques prejudiciais, é necessário que se instale entre o engate e a estrutura do vagão um dispositivo amortecedor (aparelho de choque), de modo que tanto os engates como as estruturas e também o que estiver sendo transportado, não sofram danos. Conforme especificado na norma AAR (M11), os componentes de CCT são fabricados em aço fundidos, classe "E. O plano de Manutenção Preventivo para o CCT é de 60 meses, onde é substituído quando o vagão entra na oficina para fazer manutenção. Além dessa manutenção existem as corretivas em casos detectados na inspeção na oficina. Figura 20. Conjunto de Choque e Tração Engate Segundo Rodrigues (2007), o engate é fisicamente composto de um corpo fundido, mandíbula e diversos componentes que operam no travamento ou destravamento da mandíbula, fazendo com que os vagões se unam ou apartem-se um do outro. Para vagão tipo GDT são utilizados dois tipos de engates, o Fixo e o Rotativo devido à descarga no Virador de Vagões. Os demais vagões, os engates são do tipo Fixo-Fixo mudando somente o tamanho e formato de acordo com o tipo de categoria (tipo T ou S ). A principal diferença física entre ambos está no formato da cauda, pois o fixo tem a cauda retangular enquanto o rotativo tem a cauda arredondada que possibilita fazer o giro do vagão no processo de descarregamento, nos Car Dumpers (virador de vagões). 21
23 Figura 21. Componentes do Engate Haste Rígida Segundo Rodrigues (2007) explica que a Haste Rígida ou de Ligação é a peça que faz a ligação entre dois vagões formando uma dupla ou geminação, sendo que nas outras extremidades são usados os engates do tipo fixo-fixo Aparelho de Choque e Tração Figura 22. Haste Rígida. 22
24 De acordo com Rodrigues (2007), a função do Aparelho de Choque é amortecer os impactos que a tração sofre no momento de compressão e tração dos vagões. Cada componente interno do Aparelho de Choque tem sua função e particularidade. As molas amortecem os impactos e reconstituem o sistema. A cunha central recebe os esforços e os transmitem para as cunhas de fricção que farão a dissipação de energia através do atrito sobre as placas internas estacionárias. As placas móveis atuam como elementos de atrito e auxiliam nas absorções das energias, quando forem pressionadas pela cruzeta, deslizam sofrendo atritos entre as placas estacionárias. As placas internas estacionárias estarão exercendo um esforço normal proveniente das cunhas de fricção. Para reconstituir o sistema as molas pressionam os assentos de molas, que em seguida forçam as duas cunhas de fricção, que por sua vez, empurram a cunha central com a mola de retorno, fazendo o sistema retornar a posição normal Acessórios de Engates e Haste Rígida Figura 23. Aparelho de Choque e Tração. Braçadeira: é a peça que faz a ligação entre o engate e o aparelho de choque na tração e que só atua quando o engate é tracionado. Para cada tipo de engate ou haste de rígida existe uma braçadeira apropriada. Para vagões tipo GDT e GDU utilizase dois tipos de braçadeira, à Rotativa e a Fixa. A diferença física entre ambas é que a fixa possui furos passante, enquanto a rotativa não possui furacão, ou seja, o pino é fixado dentro do colar para possibilitar o giro do vagão no processo de descarregamento nos Car Dumpers (Virador de Vagões). Cruzetas: tem a função de fazer o travamento entre a cunha central do aparelho de choque e o batente dianteiro do espelho do vagão, fazendo com que os impactos reflitam diretos no sistema de amortecimento do aparelho de choque. Existem três tipos de cruzetas que são, á Fixa, Rotativa e Lisa, sendo que a fixa é utilizada no conjunto de tração fixo, enquanto a rotativa e a lisa são utilizadas no conjunto de tração rotativo. Pino da Tração: é a peça que trava o engate no conjunto de tração, para vagão GDT e GDU são usados dois tipos de pinos o fixo e o rotativo, sendo que o fixo é utilizado nas trações fixas e o rotativo nas trações rotativas. Colar: tem a função de fazer com que a cauda do engate possa girar dentro do alojamento da braçadeira rotativa, que por sua vez permite que o vagão gire fazendo o processo de descarregamento no virador de vagão. 23
25 Figura 24. Acessórios de Engate e Hasta Rígida Truque Segundo Rodrigues (2007) explica que o Truque é constituído por uma série de componentes e peças que tem a função transcrever as curvas e amortecer os impactos entre contato roda-trilho e caixa do vagão, tendo seu funcionamento baseado em elementos de fricção, amortecedores de atrito, fixado na travessa central do truque, estes elementos agem sobre os movimentos de oscilação de auto-alinhamento do truque. Proporcionando equilíbrio, estabilidade e amortecimento de impacto entre o sistema roda-trilho e a caixa do vagão. Funções estas de alta responsabilidade e de grande importância dentro do sistema de transporte ferroviário. Sistema que faz parte da Infra-estrutura do vagão composto de rodeiros e a armação do truque. Figura 25. Truque de três peças Rodeiro Ferroviário Conforme Rodrigues (2007), Rodeiro ferroviário é o conjunto de componentes responsável pela movimentação e sustentação dos vagões, carros ou locomotivas sobre os trilhos. Figura 26. Rodeiro Ferroviário. 24
26 O rodeiro ferroviário é composto de duas rodas acopladas em um eixo. Tem a função de suportar a carga vertical, devido ao peso próprio do veículo. Outra propriedade importante do conjunto é permitir o direcionamento do veículo, quando trafega por uma via com alinhamento irregular. Tal direcionamento é obtido pela variação do raio de rolamento das rodas, que possui um perfil transversal de rolamento cônico Rolamentos Ferroviários Segundo Rodrigues (2007), os rolamentos têm a finalidade de efetuar o casamento com o pedestal ou gafo do truque, transportando a carga e facilitando o giro do eixo com a roda movimentando o vagão. Os rolamentos são instalados nas pontas dos eixos, sendo ligados ao truque através dos adaptadores. Existem dois tipos de rolamentos em vagões que circulam na EFC, os rolamentos auto compensadores conhecido com de rolamentos de caixa e rolamentos cartucho (Figura 27 e 28). Figura 27. Rolamento tipo Auto Compensador. 25
27 Figura 28. Rolamento tipo Cartucho Armação do Truque O truque é composto de uma travessa, duas laterais, dois triângulos de freio, quatro cunhas de fricção com molas sendo 18 molas de carga externas (grandes) e 10 internas (pequenas), conjunto de rodeiros, duas alavancas padrão, uma barra de compressão e um setor de graduação. 3. METODOLOGIA UTILIZADA Figura 29. Armação do Truque. O método de pesquisa utilizado neste trabalho será o estudo de caso, pois a observação da situação se deu especificamente na circulação de trens na EFC, a pesquisa é do tipo exploratória e descritiva. Todos os dados, estatísticas e informações utilizadas se referem a esta unidade, alguns obtidos a partir de banco de dados e sistemas existentes e outros em pesquisa de campo e análise de dados documentais. 3.1 Levantamento das informações Para a investigação proposta serão levantadas informações sobre histórico de ocorrências de quebra de trens na EFC, condições operacionais dos trens e dados sobre instalação e manutenção dos CCT dos vagões que falharam em operação. Será necessária a extração de dados e cruzamento de informações dos seguintes sistemas: UNILOG: Unilog Ferrovia; SITVAG: Situação de Vagões; MAXIMO: Sistema Informatizado de Manutenção; RAF: Relatórios de Analise de Falha; ROT: Relatório Operação do Trem; THP: Trem Hora Parado; Para Analise do desempenho da Operação de Trens, serão simulados no Simulador de Operações de Trens da EFC para avaliação dos esforços de tração e compressão nos CCT dos vagões e forma de operar do maquinista. 3.2 Tratamento de Dados Após formação do banco de dados os mesmos serão tabulados para tratamento estatístico utilizando o software Excel, através de planilhas de controle e de gráficos, mostrando para cada tipo de CCT, histórico de manutenção bem com um banco de dados de defeitos correlacionados a cada tipo de quebra de trem. 3.3 Análise Para a análise dos dados levantados, bem com o estudo de cada modo de falha associado a cada tipo de CCT, será utilizado a ferramenta de analise de falha, chamada FMEA na qual já foi comentada na seção
28 De acordo com o THP, serão realizadas inspeções em campo e verificará o modo de falha. 3.4 Empresa Vale Empresa brasileira, a VALE foi criada em 1942, no governo Getúlio Vargas. Atualmente é a maior produtora e transportadora de minério de ferro do mundo e a segunda maior de níquel, destaca-se ainda na produção de manganês, cobre, carvão, cobalto, pelotas, ferroligas e alguns fertilizantes, como os fosfatados (TSP e DCP) e nitrogenados (uréia e amônia) além de atua na área de logística, transporte de mercadorias diversas nos modais ferroviário e aquaviário. Opera em cinco continentes sendo no Brasil em 13 estados, possui mais de dez mil quilômetros de malha ferroviária e 9 terminais portuários próprios posicionados estrategicamente para atender os seus clientes. É a maior empresa no mercado de minério de ferro e pelotas, posição esta que atingiu em 1974 e ainda mantém até hoje. É a segunda maior produtora integrada de manganês e ferroligas, além de operar serviços de logística. Com a crescente demanda mundial de minério, a companhia tem realizado grandes investimentos em suas unidades de negócio, no Brasil, e efetuado aquisições em outros países, conforme ilustração da Figura 30, aumentando sua carteira de produtos e capacidade produtiva. Figura 30. Locais de negocio da VALE no mundo. 3.5 Política de Manutenção Vale A Vale reconhecida a manutenção com sendo uma das suas atividades decisiva em termos de competitividade dos seus negócios. A manutenção estar devidamente integrada no plano estratégico da empresa bem como os objetivos da produção. As ações desenvolvidas pela manutenção devem estar alinhadas à estratégia da organização, com ênfase na segurança e saúde dos empregados, relacionamento com comunidades e preservação do meio ambiente. As atividades de manutenção devem ser conduzidas dentro de um sistema de gerenciamento apto a garantir a padronização dos processos, a melhoria contínua e a busca da excelência, para isso a Vale implantou o VPS (Sistema de Produção da Vale) em todos os seus sites onde opera Sistema de Produção Vale (VPS) O VPS é um sistema integrado desenvolvido pela Vale, que define e organiza seus recursos industriais e humanos para executar sua missão e alcançar sua visão com excelência. O Sistema é dividido em vários segmentos onde todos estão interligados em uma estrutura, conforme ilustra a Figura
29 Figura 31. VPS (Sistema de Produção Vale). O alicerce é representado pelas Pessoas, pois elas são o principal recurso produtivo da Vale e a evolução das demais para alcança a excelência da produção. Os pilares são a Operação e a Manutenção, pois são essas funções que sustentam o negócio da companhia. Estas três são harmonizadas pela Gestão, que promove a coordenação eficaz e disciplinada dos recursos da companhia através de metodologias e práticas adequadas e padronizadas. Os Requisitos de Saúde e Segurança e de Sustentabilidade são essenciais para a obtenção de resultados duradouros e são responsáveis pelo funcionamento harmônico das demais. Os resultados esperados deste sistema são a melhor produtividade e a diminuição de custos Processos de Manutenção O VPS envolve vários processos que estão internamente interligados, onde o foco principal será na dimensão manutenção. Na Figura 32, ilustra de maneira sistemática o triangulo do VPS dimensão manutenção, na qual está sustentado dos sub-processos que dão suporte a dimensão como um todo. 28
30 Figura 32. Triângulo Dimensão Manutenção. Cada processo correspondente ao triângulo do VPS manutenção é apresentado abaixo: I. Monitoramento e Controle - Consiste em acompanhar a execução do planejado, tratando os desvios, o controle dos recursos considerados como críticos garantindo pleno fornecimento, a gestão padronizada de projetos relevantes e o acompanhamento dos acordos de nível de serviço estabelecidos. II. Rotina de Manutenção - Monitorar as atividades de rotina de manutenção tais como: histórico das atividades de manutenção, orçamento de manutenção, tarefas executadas, informações para atualização da programação, documentação técnica dos ativos e documentação técnica de ferramentas e instrumentos. III. Planejamento - Define a estratégia de manutenção para cada classe de ativos, a estratégia de utilização de cada recurso/insumo e planeja, no tempo, as atividades necessárias. IV. Instalação de Ativos - Estabelecer as premissas fundamentais para permitir que o ativo seja integrado a rotina de manutenção. V. Limpeza e Organização - Gerir a limpeza e organização industrial para suportar o processo de manutenção. VI. Tratamento de Perdas - Tratar as perdas da manutenção para garantir a integridade e desempenho do ativo. VII. Gestão de Recursos - Envolve a gestão de materiais, contratos, componentes, conteúdo técnico e Ferramentas. VIII. Gestão de Projetos - Envolve a gestão em modificação em ativos e processo de manutenção com o objetivo de otimizar o planejamento e a execução. IX. Prevenção de Falhas - Prevenir falhas potenciais para garantir a integridade e melhorar desempenho do ativo. X. Plano Diretor de Manutenção - Definir as diretrizes de manutenção para suportar o plano de produção plurianual previsto no planejamento estratégico do negócio. XI. Gestão dos Riscos Operacionais - Definir processo de Gestão de Risco Operacional para prevenção e mitigação dos riscos. XII. Melhoria de Processos de Manutenção - Definir, acompanhar e controlar os projetos de melhoria contínua nos processos de manutenção. XIII. Desenvolvimento de Materiais e Fornecedores - Desenvolver materiais e fornecedores alternativos visando a melhoria contínua dos processos de manutenção. XIV. Controle Inicial - Estabelecer as premissas fundamentais para minimizar os impactos causados por novos projetos de implantação (Investimento Capital). XV. Padronização de Ativos - Realizar a padronização dos ativos visando à melhoria contínua dos processos de manutenção. XVI. Acordo de Níveis de Serviço - Sistematizar a relação entre a manutenção e suas áreas de interface na gestão de seus processos, para minimizar as perdas através de atuação conjunta. XVII. Tratamento de Gargalos - Tratar os impactos dos gargalos na cadeia de valor, para otimização do processo produtivo. XVIII. Engenharia de Confiabilidade - Realizar estudos estatísticos, quantitativos e qualitativos para aumento da confiabilidade dos ativos ou sistemas. XIX. Custo do Ciclo de Vida do Ativo - Análise de Custo de ciclo de vida do ativo para suportar as tomadas de decisão Indicadores da Manutenção Indicadores são medidas ou dados numéricos estabelecidos sobre determinado os processos, produtos e/ou serviços que queremos monitorar e controlar. A Vale monitora e controla um conjunto de indicadores que são aplicados na manutenção. Conforme a Tabela 1, pode-se verificar quais são os indicadores aplicáveis para a manutenção de vagões na EFC: 29
31 Tabela 1. Matriz de aplicabilidade de indicadores Disponibilidade Física Disponibilidade é a medida do grau em que um item estará em estado operável e confiável no determinado tempo. Para calcular a Disponibilidade Física faz-se pela relação entre a diferença do número total de horas de um período (horas calendário) e o número total de horas de manutenção (preventiva, corretiva, oportunidade, outras) com o número total de horas do período considerado MKBF (Mean Kilometer between Failures) O MKBF é a quilometragem média entre falhas, onde este é um dos principais indicadores internacionais aplicados nas ferrovias. Este indicador mostra o retrato da confiabilidade dos equipamentos ferroviários, como Vagões e Locomotivas. 3.6 Sistemas Informatizados de Manutenção Sistema MAXIMO O sistema MAXIMO é possível gerenciar, monitorar e controlar todas as atividades relacionadas à manutenção de forma integrada, desde geração automática de ordem de serviço, para manutenção preventiva, corretiva e preditiva de equipamentos, até a geração de relatórios de desempenho dos equipamentos e perfil de perdas das máquinas Sistema UNILOG Sistema de gerenciamento da logística ferroviária da Vale. Este sistema dispõem de uma gama de informações capazes de auxiliar os responsáveis pela operação dos trens, carregamento e descarga no monitoramento e controle dos 30
32 trens em circulação, estacionados e os ativos (Vagões e Locomotivas) disponíveis e indisponíveis para operação desde o porto de Ponta da Madeira, quanto na mina de Carajás SITVAG Sistema informatizado aplicado no gerenciamento de defeitos encontrados na frota de vagões da EFC, onde otimiza a retenção de ativos e elaborar estudos de confiabilidade e tratamentos de perdas da frota de vagões. Este sistema é utilizado pela equipe de inspeção de vagões. Este sistema faz interface com o sistema MAXIMO e UNILOG. 3.7 Manutenção de Vagões na EFC A oficina vagões na EFC utiliza as formas mais usuais de manutenção conhecidas que são a corretiva e a preventiva. A filosofia adotada na manutenção de vagões na EFC seguem os fundamentos da CBM - Manutenção Baseada em Condição estão descritos no item e conforme a Figura 33 ilustra,. 3.8 Manutenção Corretiva de Vagões na EFC Figura 33. Manutenção Baseada em Condição em Vagões da EFC. Consiste em substituir e/ou recuperar componentes do vagão, quando estes apresentam anomalias, danos e/ou por sinalização da inspeção. Esse tipo de manutenção ocorre após o problema e visa retornar a operacionalidade do vagão no padrão aceitável. Atualmente apresenta duas facetas a manutenção corretiva emergencial e programada. 3.9 Manutenção Preventiva de Vagões na EFC Está consisti em previne por meio de reparos e substituição, a integridade dos componentes do vagão. Visa garantir a operacionalidade das frotas, com custos menores e confiabilidade elevada. Os planos de serviços a serem executados nas oficinas de vagões de minérios estão fundamentados na manutenção preventiva sistemática baseada no tempo, inspeção e manutenção baseada por condição Inspeção Na EFC utiliza-se a inspeção baseada em check, ou seja, uma lista de componentes ou equipamentos que devem ser inspecionados ao final de cada ciclo de viajem, com o objetivo de avaliar a condição de operacionalidade. Aplica-se a Inspeção sensitiva como forma de inspeção na manutenção de vagões na EFC. No final de cada ciclo de viagem, o vagão entra em processo de descarga no Car Dumper (Virador de Vagões), nesse instante a equipe especializada da manutenção de vagões, inspeciona visualmente todos os subsistemas do vagão: Caixão, Estrado, Armação do Truque, Rodeiros e CCT. Assim define a condição operacional do veiculo, recomendando 31
33 ou não o vagão para a manutenção. A Figura 34 mostra o processo de inspeção sensitiva no Car Dumper. (Virador de Vagões) Manutenção Preventiva Sistemática Figura 34. Inspeção Sensitiva em Vagões da EFC A EFC aplica dois planos preventivos sistemáticos nas frotas de vagões de minério (serie de vagões GDT e GDU): Os planos MPVM01 e MPVM MPVM01 Manutenção Preventiva em Vagões de Minério 01 O plano MPVM01, que tem como balizador o sistema rodeiro, ou seja, consiste na usinagem preventiva de rodas, contribuição efetiva para redução das corretivas, quando há capacidade para usinagem antes dos defeitos se tornarem críticos, aumentando assim à vida útil da roda. A periodicidade deste plano é 12 meses. Sistemas do vagão manutenidos no plano MPVM01: I. Sistema de Freios: Inspeção e manutenção condicional de todo sistema (Tubulação, juntas, válvulas, mangueiras, sapatas de freio, cilindros de freio, etc). II. Superestrutura: Inspeção e manutenção condicional do caixão do vagão e seus componentes. III. Conjunto de Choque e Tração: Inspeção e manutenção condicional do conjunto de choque e tração. IV. Rodeiros: Usinagem preventiva de rodas e inspeção dos rodeiros MPVM02 Manutenção Preventiva em Vagões de Minério 02 O plano MPVM02, que tem como balizador o sistema de choque e tração, truque ferroviário e componentes de freio. Consiste na troca preventiva de todos os componentes dos subsistemas acima citado sua periodicidade é de 60 meses. I. Sistemas do vagão manutenidos no plano MPVM02: II. Sistema de Freios: Troca Obrigatória dos cilindros, ajustador, válvula de controle, mangueira de acoplamento, vazio-carregado, comutador, inspeção e reaperto das conexões. III. Superestrutura: Inspeção e manutenção condicional da caixa do vagão e seus componentes. IV. Conjunto de Choque e Tração: Substituição Obrigatória do Conjunto de Choque e Tração. V. Truque: Substituição Obrigatória dos Truques. VI. Rodeiros: Usinagem preventiva de rodas e inspeção dos rodeiros Analise de Quebra de Trens na EFC 32
34 Como o objetivo do estudo, as quebras de trens de transporte de minério de ferro, onde Trem são grupos de veículos, destinados ao transporte de cargas ou passageiros, sendo que um ou mais veículos em cada grupo é motorizado. Na EFC o trem tipo é de 332 vagões e 04 locomotivas. Figura 35. Trem tipo da EFC. Ferrovia EFC é controlada pelo CCO, onde são monitorados e controlados todos os trens que circulam na sua malha ferroviária, seus tempos de circulação e suas paradas (permitidas e indevidas), conforme a Figura
35 Figura 36. CCO (Centro de Controle Operacional). As paradas indevidas na circulação de trem provocam o THP que vem a impactar a circulação de trens em toda a ferrovia assim como o carregamento (na Serra de Carajás - PA) e descarga de vagões (na Ponta da Madeira em São Luís - MA). Figura 37. Trem parado por problema em sua composição. Figura 38. CCT quebrado de Vagão na EFC. Desde ano 2007, foram levantadas as ocorrências de quebra de trens de minério conforme Gráfico 3, onde a partir de 2009 estes numero de ocorrências vem aumentando impactando nos resultados da EFC. 34
36 Gráfico 3. Históricos das quebras de trens de JAN/2007 a ABR/2010 na EFC. Aplicando a Árvore de falhas Conjunto Choque e Tração (CCT) com a Base de dados do ano de 2009, Figura 3.6, onde teve 73 ocorrências de quebra de trens na EFC, em forma de árvore, observou-se que o modo de falha de quebra de engate rotativo possui 67% dos casos, sendo a causa fadiga do material são 63% dos casos (referente às 73 ocorrências). Quebra de mandíbula possui 15% dos registros, onde a causa fadiga de material é 10% do total (referente às 73 ocorrências). A soma destas duas influências resulta em 73% das ocorrências em As demais ocorrências são ocasionadas por outras causas (Operação, Sinalização e Ação de terceiros) reflete 8% do total de ocorrências de
37 Figura 39. Árvore de falhas CCT Trabalhando com gráfico de pareto, observou-se da forma com o Arvore de Falhas, o Engate teve maior números das ocorrências seguida de quebra de mandíbulas. Gráfico 4. Gráfico de pareto das falhas CCT. Buscando mais informações sobre as quebra de engates, sendo que nos tipos vagões gôndolas, destinados ao transporte de mineiro de ferro, existem dois tipos engates, fixos e rotativos, sendo feito o levantamento para identifica quem mais quebra em circulação, conforme Gráfico 5. 36
38 Gráfico 5. Gráfico de quebra de engates (fixos e rotativos). As quebras com o CCT o componente ENGATE ocorre com freqüência sendo o ENGATE ROTATIVO são 100% dos casos. O ENGATE FIXO não possui ocorrências durante os anos de 2007 a 2009, se projetando da mesma forma para Analisou-se as quebras de engates no processo de descarga de vagões nos Car Dumpers, conforme ilustração da Gráfico 6, onde existem ocorrências que não são registrado no UNILOG. Gráfico 6. Gráfico de quebra de engates na Descarga e Circulação. Buscando entender os motivos das quebras de trens, como toda a extensão da malha ferroviária da EFC é dividida por locação, onde cada trecho destas locações possuem operação de trens específicos devido o perfil altimétrico avaliou-se as quebras de trens nestes locais, conforme Gráfico 7 e 8. 37
39 . Gráfico 7. Gráfico de quebra de engates por locação em Local das quebras Q u a n t id a d e Locação Gráfico 8. Gráfico de quebra de engates por locação em Avaliando estes dados, no ano de 2009 as quebras se concentravam mais na região da locação 49 e no ano de 2010 na locação 29, onde as duas locações são consideradas para operações locais críticos para operação de trens, onde esforços de tração de compressão são elevados e erros na operação de trem podem vim causa quebra de trem. Avaliando a operação de trens, as influencias dos dias da semana que ocorrerão as quebras assim com o turno (madrugada, manhã e tarde), conforme Gráfico 9 e
40 Gráfico 9. Gráfico de quebra trens por dia de semana e horário de 2009 Gráfico 10. Gráfico de quebra trens por dia de semana e horário de 2010 Conseguimos detectar que do um ano para outro ocorre mudança no dia da semana com no horário. Trabalho de conscientização com a equipe pode ter alterado este dados de ano para outro. Um dado importante avaliado foi o tempo na função dos maquinistas que tiveram quebra de trem na sua operação, conforme Gráfico 11. Observou-se não existe variação comum entre os tempos na função. 39
41 Gráfico 11. Gráfico de quebra trens por tempo na função em 2010 Oportunidades de melhorias nos componentes choque e tração: Foco 1 Engates rotativos: Falha de manutenção: Fadiga e dimensional Falha operação: Operação Trens, Locomotivas, Eletroeletrônica e Vandalismo Foco 2 Mandíbulas de vagões: Falha de manutenção: Fadiga Desacoplamento de vagões Falha operação: Operação Trens, Locomotivas, Eletroeletrônica e Vandalismo Foco 3 Mandíbulas de locomotivas: Falha de manutenção: Fadiga Falha operação: Operação Trens, Locomotivas, Eletroeletrônica e Vandalismo Foco 4 Processo de Descarga no Virador de Vagões: Choques de tração e compressão na descarga Para melhor entender os componentes de CCT que quebram por responsabilidade de atuação, aplicou-se matriz de correlação, conforme Tabela 2, onde a Fadiga do material de Vagão e Falha Funcional (75% das ocorrências) tiveram maior pontuação seguidos de Fadiga do material de Locomotiva e Oscilação de Sinal. Tabela 2. Matriz de Correlação: Componentes, causa e responsabilidade apurada
42 Aplicando a Matriz de Correlação para as Falhas Funcionais, onde 100% por esta natureza foi ocasionado pelo Não cumprimento do padrão sendo desatento à operação do trem. Todos estes casos o trem quebrou por esforço de Tração. Tabela 3. Matriz de Correlação: falhas funcionais da Operação de trens em 2010 Na Análise das falhas nos componentes do Conjunto de Choque e Tração (CCT), o Engate Rotativo, o mesmo vem a romper sempre na região do alojamento do pino rotativo, conforme Figura 40. Foto 40. Região de quebra dos Engates Rotativos As trincas e quebras ocorrem na região entre as duas linhas vermelhas e as duas azuis, conforme ilustração da Figura
43 Figura 41. Região de quebra dos Engates Rotativos. Foi aplicado ensaios destrutivos em corpos de prova de engates rotativos para verificação da tensão máxima principal na seção longitudinal do alojamento do pino rotativo do engate rotativo, onde foi comprovado que esta região é considerada na região frágil do CCT no momento dos esforços de Tração e Compressão, Figura 42 e 43. Figura 42. Ensaio de distribuição da tensão máxima principal na seção longitudinal Figura 43. Região crítica do engate rotativo. Analisando a vida útil dos engates rotativos quebrados em operação 2010 observou-se quebram na maioria no 41 meses, onde o tempo de manutenção deste componente é de 60 meses, Gráfico 12. Isto se comprova que os Engates Rotativos vem quebrando antes do período da sua manutenção. 42
44 Gráfico 12. Análise de vida útil dos engates rotativos. Aplicando a ferramenta de Tabela de Comparação, se utilizou dados levantados de Janeiro a Julho de 2010, onde 41 vagões tiveram quebra de engates rotativos tanto em circulação como na descarga. Foram usados os dados vagões que quebraram engate na descarga para aumentar a amostragem. Na avaliação dos dados identificamos que os engates rotativos fabricados no ano de 2005 tiveram maior reincidência de quebra em 2010, diferente do ano de O fabricante MAXION teve também a maior incidência de quebra. Nas RAF de Vagões a principal causa encontrada era a fadiga do material. Como o processo de troca de engate de comum por engate de cauda reforçada é lento, nesta amostragem havia muitos vagões (68% dos casos) estavam mapeados para troca e ainda não tinham sido feitos, conforme Anexo 1. Aplicando a ferramenta da FMEA para identificação de potencias falhas que podem influenciar na quebra de componentes de tração de vagões em operação, onde chegou-se no formulário, conforme Anexo 2. As ações deverão ser baseadas no NPR (Numero de Probabilidade de Risco) de maior valor vindo em ordem decrescente. Avaliando os planos de manutenção para este componente, o mesmo tinha inspeções anuais na cabeça do engate onde nesta região não era contemplada, pois como o mesmo fica posicionado na parte interna da viga central, não é possível de realizar inspeções visuais. Na retirada deste componente no plano MPVM02 (a cada 60 meses), este passava por inspeção preditiva com Partícula Magnética e sofria recuperação quando necessário, mas com o componente desmontado do vagão. Como precisava de aplicação de manutenção preditiva para este componente enquanto ainda estivesse em operação no vagão, ou seja, montado no vagão, foi pesquisado alternativas. O ensaio por ultra-som caracteriza-se num método não destrutivo que tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não ferrosos. Tais defeitos são caracterizados pelo próprio processo de fabricação da peça ou componentes a ser examinada como, por exemplo, bolhas de gás em fundidos, dupla laminação em laminados, micro-trincas em forjados, escorias em uniões soldadas e muitos outros. Portanto, o exame ultra-sônico, assim como todo exame não destrutivo, visa diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais, onde para este componente montado no vagão era a melhor opção. Efetuou-se a simulação de defeitos com dimensões conhecidas na região de inspeção no corpo de prova retirado do engate rotativo, conforme Figura 44. Figura 44. Confecção de corpo de prova. Com o corpo de prova, procurou-se reunir especialista na área de aplicação de ultra-som onde foi realizado teste para chega no parâmetro do ensaio (área e escala de varredura, tipo de transdutor e Ganho - Intensidade do som na peça) e tipo de transdutor para aplicação avaliando as variáveis: Ângulo de incidência do feixe sônico; Freqüência; Resolução; Melhor propagação do som na peça. 43
45 Figura 45. Teste e ensaios para aplicação do Ultra som. Após os testes chegou-se ao Transdutor de melhor resposta que era o MWB 45 Graus Freqüência: 4Mhz (Miniatura) Instrumento: USM35 ou similar Fabricante: GE Realizou-se a avaliação da eficiência dos parâmetros de ensaio, onde seria testada a eficiência do transdutor, sendo solicitada a área para separar engate já trincado encontrado através de ensaios de partículas magnéticos (PM).. Figura 46. Engate rotativo trincado para Teste de aplicação do Ultra som. Foi realizado aplicado de Liquido Penetrante para identificar as regiões com trincas superficiais para posterior aplicação do ensaio com ultra-som. 44
46 Figura 47. Aplicação do Liquido Penetrante. O teste de ultra-som com transdutor de 45 graus foi aprovado com sucesso. Foi possível detectar a profundidade e o comprimento da trinca, conforme Figura 48. Figura 48. Aplicação de ensaio de ultra-som no engate rotativo trincado Foi confeccionada haste com suporte para Transdutor para melhorar a condição de acesso da área de inspeção quando o engate estiver montado no vagão. Figura 49. Haste com suporte para Transdutor Na inspeção realizada em engate rotativo montado no vagão, o inspetor não sentiu dificuldades para realizar o ensaio com ultra-som onde foi encontrado o engate rotativo com trinca na região do alojamento do pino, conforme Figura 50. No corte da peça foi identificada visualmente a trinca interna confirmando a eficiência do ensaio, conforme Figura
47 Figura 50. Aplicação do ensaio de ultra-som no engate rotativo Figura 51. Corte do engate e confirmação da trinca interna Foi desenvolvido procedimento de inspeção de engate rotativo montado no vagão por meio do ensaio de ultra-som onde foi treinada a equipe de manutenção de vagões para realização desta manutenção preditiva. Avaliando as causas das quebras de mandíbulas nos trens, montou-se a Arvore de Falha para este componente, conforme ilustração da figura 52, onde 33% são de responsabilidade da Manutenção de Vagões e 17% de falha funcional. As demais causas estão distribuídas para os demais responsáveis, Locomotiva e Sinalização. 46
48 Figura 52. Árvore de falhas mandíbulas do ano de 2010 Principias falhas com Mandíbulas registradas nas RAF feitas pelo GAF de Vagões foi encontrado como causa Trincas por fadiga de material e Vazios e descontinuidades oriundos do processo de fundição, conforme Figura 53. Figura 53. Tipos de modo de falhas de mandíbulas As falhas de viga e espelho de vagões foram causadas pela fadiga da solda aplicada pela manutenção de vagões, onde em todos os eventos com esse componente em 2010, conforme Figura
49 Figura 54. Tipos de modo de falhas de Espelho e Viga do ano de 2010 Aplicando a Arvore de Falhas para os dados de 2010 para priorização das ações baseados nos resultados da RAF e ROT, conforme a ilustração da Figura 55. Chegamos à conclusão que componentes de CCT provocam a maioria das paradas de trens por Quebra de Trem na EFC onde o Engate Rotativo foi o maior causador, seguido da Operação de trens por falha funcional. Ações direcionadas para estas duas área pode reduzir a quantidade de quebras na EFC. Figura 55. Arvore de priorização das causas do ano de
50 Com tantos modos de falhas para atuar assim como áreas fim (Manutenção de Vagões e Operação de trens), montou-se tabela com o Teste de medidas e elaboração do plano de ação para medir os focos e priorizar as mais relevantes por criticidade, conforme a ilustração da Tabela 4. Tabela 4. Teste de medidas e elaboração do plano de ação 49
51 3.11 Implantação de Ações Em conjunto da participação de representantes da Operação de trens e da Manutenção de Vagões, foi elaboração do Plano de Ação para Redução de Quebra de Trens para o ano de 2010 e 2011 e aplicados nos respectivos anos, conforme Anexo 3 e Acompanhamento das Ações e Padronização As ações implantadas no ano de 2010 e 2011 totalizando 170 ações para Redução das Quebras de Trens de Minério na EFC, onde foram destacados as mais importantes tanto para Operação como para Manutenção. Padronização de Informativo diário sobre Quebra de Trens na EFC: Padronização do acompanhamento e divulgação semanal dos resultados onde a Operação e Manutenção acompanhavam diariamente a evolução das ações e redução das quebras de trens na EFC. de Informativo Painel de acompanhamento do Informativo Gráfico de acompanhamento do Informativo Figura 56. Padronização do acompanhamento e divulgação semanal dos resultados Estudo da Curva de aceleração no posicionamento de vagões no Car Dumpers: Em parceria com área de Engenharia foi realizado testes com haste instrumentada para curva de aceleração de esforço no posicionamento de vagões nos Car Dumpers. O objetivo do teste era a medição dos esforços longitudinais (tração e compressão) na operação de descarga no virador de vagões. 50