EASY GLASS
Easy Glass – Resumo
O Easy Glass é um projeto desenvolvido para implantar a manutenção dos pára-brisas
dos veículos ferroviários, cujo objetivo consiste na implantação de um guindaste de coluna
giratório e uma talha com dispositivo de ventosas, para a substituição dos pára-brisas
avariados.
Devido a algumas eventualidades, dentre elas o ato de vandalismo, os pára-brisas dos
veículos ferroviários são trincados ou danificados, havendo a necessidade de substituição.
Neste trabalho, encontramos a situação atual da manutenção dos pára-brisas dos trens,
apresentando a dificuldade de substituição dos mesmos, já que seu peso, dimensões e, em
alguns casos, a angulação, não permitem a troca manual. Por decorrência disto, os pára-brisas
trincados não podem ser substituídos, trazendo prejuízos estéticos para o trem e diminuindo a
segurança do maquinista.
O dispositivo proposto nesse projeto, por constituição, visa cessar os problemas citados
acima, e, com a utilização do projeto proposto, será possível evitar a quebra e desperdício de
pára-brisas durante a troca, e substituir os pára-brisas de forma segura e ergonomicamente
correta.
Palavras-chave: Pára-brisas, veículos ferroviários, ventosas.
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Apresentação
1. Introdução
O projeto Easy Glass foi criado a partir da constatação da ausência de equipamento para
substituição dos pára-brisas dos veículos ferroviários.
Os exemplos, dados e estatísticas são com referência ao trem novo fornecido em São
Paulo, da série ‘7000’, por ser atualmente o caso mais crítico.
Porém, é importante ressaltar que o equipamento se adapta à quaisquer pára-brisas
utilizados em veículos ferroviários, com o intuito de implantar ou otimizar a manutenção dos
mesmos nas empresas do ramo.
Os pára-brisas dos veículos ferroviários são um dos componentes mais atingidos por
vandalismo, que é danificado por pedras e/ou outros objetos lançados em sua direção; ou até
mesmo por ação do tempo (granizo, picos de temperatura).
Em média, em empresas do ramo de manutenção ferroviária, são trocados 3 vidros por
mês. A troca é feita conforme disponibilidade de vidros e mão-de-obra. Porém, é trocado com
70% de prioridade quando a trinca está do lado do maquinista.
A troca do pára-brisa é importante, não apenas por questões estéticas, mas também pela
segurança do maquinista, e boa prestação de serviços aos usuários; visto que, a má
visibilidade desse pára-brisa prejudicará a circulação.
Além disso, as trincas do pára-brisa mesmo que inicialmente pequenas, tendem a se
expandir, devido à vibração que a composição sofre ao estar em contato com a via
permanente.
2. Situação Problema
Atualmente a troca de pára-brisas é feita manualmente, onde, dependendo do trem, no
mínimo 4 funcionários são encarregados de realizar essa tarefa. Todo esse processo dispensa
muito tempo, além de prejudicar ergonomicamente os funcionários. Por conta disso, ocorre
frequentemente a quebra do pára-brisa no momento da troca, devido ao mau manuseio e
difícil posicionamento do mesmo. A cada vidro substituído, aproximadamente dois são
quebrados durante a troca, dependendo da série.
Algumas empresas utilizam ventosas de sucção para tal troca, mas ainda assim o
processo é todo manual.
Porém, vemos que o problema mais crítico é com relação aos trens da série 7000, pois é
o maior pára-brisa utilizado até o momento em veículos ferroviários. Este possui as seguintes
dimensões:
Altura: 1490mm
Comprimento: 2225mm
Curvatura: 220,5mm (do centro para baixo)
Inclinação: 54°
Peso: 151Kg
Espessura:18mm
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Figura 1 – Vistas frontal e lateral do pára-brisa do trem da série 7000. Fonte: Manual Técnico 7000.
Vemos que as dimensões são de grandes proporções e ainda há o fato da sua inclinação
e curvatura, sendo que a troca manual deste pára-brisa é considerada quase impossível.
O preço de um pára-brisa deste porte é muito oneroso para a empresa, não sendo
economicamente viável o descarte de um devido à quebra no momento de troca, como ocorre
com outros pára-brisas.
3. Descrição do projeto
Após observarmos a situação problema, estudamos um método viável que viesse a
corrigi-la. A partir disto desenvolvemos o Easy Glass, que é um projeto adaptável a quaisquer
oficinas de manutenção ferroviárias.
O Easy Glass consiste na fixação de um guindaste de coluna giratório, que terá por
função erguer um dispositivo de ventosas de sucção, para a troca do pára-brisa.
O dispositivo é uma armação metálica, onde em cada uma das suas extremidades é
fixada uma ventosa de sucção de 220mm de diâmetro que tem a capacidade de suportar um
peso de 2362N cada, lembrando que o peso do pára-brisa é de 151Kg.
Essa armação metálica possuirá movimento de um plano horizontal para um plano
vertical, obtendo assim a posição em ângulo correta para colocação do pára-brisa.
A talha exponencial fixada no guindaste terá a função de erguer esse dispositivo que
estará fixando o pára-brisa em sua estrutura, minimizando assim o esforço que o funcionário
dispende ao realizar essa atividade, bem como o tempo necessário para concluí-la.
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Figura 2 – Desenho demonstrativo do projeto. Fonte: Arquivo Pessoal
Dessa forma, vemos que o equipamento é extremamente adaptável, por suportar um
peso oneroso, além de possuir movimentação angular para atender qualquer necessidade. O
guindaste de coluna giratório pode ser encomendado na altura necessária, dependendo do
local a ser implantado.
3.1. Funcionamento da talha exponencial
A talha exponencial é utilizada no projeto para que se possa erguer o pára-brisa sem
grandes esforços. Uma talha exponencial consiste em uma associação de polias móveis com
uma só polia fixa.
Figura 3 – Funcionamento de uma talha exponencial
Na figura acima, onde temos 3 polias móveis e uma fixa, o bloco de peso P é mantido
em equilíbrio pela pessoa. Observe que a força que a pessoas aplica tem intensidade 8 vezes
menor que o peso do bloco e que cada polia móvel reduz pela metade a força aplicada nela.
A força exercida pela pessoa, se tiver n polias móveis, corresponde a 2n do peso do
bloco com n=1,2,3... , conforme a fórmula abaixo:
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Assim, se o bloco da figura acima tiver peso de 80N, a pessoa deve fazer uma força de
apenas 10N para mantê-lo em equilíbrio.
Para a aplicação desses cálculos no projeto tivemos que levar em consideração não
apenas o peso do pára-brisa, mas também da estrutura usada para a sucção do mesmo.
Consideramos que, ao total, este peso não ultrapasse 3000N (aproximadamente 300Kg).
Neste caso, serão utilizados 5 polias móveis, e o operador exercerá um esforço de 93,75N
(aproximadamente 9,37kg), ou seja, a força necessária para que se possa erguer o pára-brisa,
bem como a estrutura de sucção. Este processo reduz em aproximadamente 32 vezes a força
necessária para erguer o pára-brisa sem a talha.
Cálculo:
F
F
F
P
2n
3000N
25
93,75N
Para aplicação do projeto poderia ser adquirido um guindaste giratório de coluna
convencional e uma talha elétrica pela empresa, porém a amortização seria mais demorada
que a talha exponencial que projetamos. Pois a maior parte dos materiais necessários para a
sua construção se encontra disponível dentro das instalações da empresa.
3.2. Funcionamento do dispositivo com ventosas de sucção
Como já citado anteriormente, o dispositivo possuirá movimentação de 0° à 90°, e esse
movimento se dará a partir do acionamento de um atuador servo-pneumático. Esse atuador é
acionado por um motor trifásico.
Uma válvula geradora de vácuo faz com que as ventosas de silicone succionem o párabrisa. Essas ventosas possuem suspensão e isso lhe confere um duplo manejo acompanhando
a curvatura do pára-brisa.
A escolha deste tipo de ventosa nos possibilita a utilização deste dispositivo na troca
de pára-brisas de outras séries.
Para definir o diâmetro da ventosa usa-se o cálculo descrito abaixo:
Cálculo da força que a ventosa exerce:
F
m( g
a).SV
F
F
200 (9,81 2). 4
9448 N
F
9448 / 4
2362 N (por ventosa)
Legenda:
F = Força exercida pela ventosa
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M = massa do objeto a ser succionado
G = gravidade
A = aceleração
SV = Segurança por levantamento vertical (constante)
Por consequência dos cálculos, analisando a tabela abaixo, vimos que o diâmetro ideal
da ventosa é ø220mm.
Tabela 1-Tabela de cálculo de ventosas. Fonte: PARKER
4. Amortização
Apresentamos agora a vantagem do projeto financeiramente.
4.1 Gastos com a implantação do Easy Glass
Foram contatadas diversas empresas fornecedoras, e utilizados somente as ofertas mais
baixas.
Segue abaixo um cálculo do valor estipulado do dispositivo:
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Componente
Estrutura metálica
Guindaste de coluna
Talha exponencial
Suspensão das ventosas
Válvula Geradora de Vácuo
Filtro de vácuo
Atuador Servo-pneumático
Custo em R$
140,00
1.250,00
365,00
12,00
213,60
44,74
2.600,00
Unidades
1
1
1
4
1
1
1
Preço Total
140,00
1.250,00
365,00
48,00
213,60
44,74
2.600,00
Ventosa de Silicone Ø220mm
Motor Trifásico 440V
Horas / Mecânico de Manutenção
142,80
623,00
9,25
4
2
3 pessoas /
160h cada
571,20
1.246,00
4.440,00
Total
12.178,54
Tabela 2 – Tabela de custos do dispositivo levando em consideração o valor médio no mercado.
4.2 Gastos com uma troca de pára-brisa
As médias de tempo gasto para troca e número de pára-brisas trocados mensalmente são
apenas uma média geral das empresas, usado como referência.
O valor da hora de trabalho de um mecânico da manutenção é de aproximadamente
R$9,25.
O tempo aproximado gasto para substituição manual de um pára-brisa é de três horas
com 4 mecânicos de manutenção. Portanto:
R$9,25 a hora x 3 horas x 4 mecânicos = R$111,00.
O valor de um pára-brisa da série 7000 (apenas referência, pode-se calcular com outro
pára-brisa) é de aproximadamente R$14.000,00.
Se durante a substituição for quebrado apenas um vidro, tem-se a perda de R$14.000,00.
Ou seja, o gasto total é de aproximadamente R$14.111,00.
4.3 Amortização
Com a utilização do nosso dispositivo, o tempo de troca cai mais de 70% e há a
necessidade de apenas duas pessoas para o manuseio do mesmo.
R$9,25 a hora x 1 hora x 2 mecânicos = R$18,50 por troca.
Ou seja, a CPTM gasta R$12.178,54 para a implantação do Easy Glass no Abrigo. A
cada troca, gasta R$18,50.
O gasto anterior, sem o uso do Easy Glass, é de R$14.111,00 por troca,
aproximadamente. Portanto:
(R$12.178,54 + R$18,50) – R$14.111,00 = R$-1.913,96.
Na primeira troca de um pára-brisa da série 7000 com a utilização do Easy Glass, o
projeto é amortizado, ainda com vantagem de quase R$2.000,00.
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CONCLUSÃO
Concluímos que o projeto Easy Glass traz inúmeros benefícios às empresas de
manutenção ferroviária, visto que não há nenhum equipamento adequado no mercado
brasileiro que permite a troca dos pára-brisas de veículos ferroviários. Este também traz
amortização muito ágil, pois, com a implantação deste projeto, o número de vidros quebrados
e desperdiçados por um mau transporte ou substituição cairá em grande escala.
Notamos que manter um pára-brisa quebrado traz problemas, como atrapalhar a visão do
maquinista, bem como sua segurança, e má visibilidade dos trens frente aos usuários; e ainda
que a tentativa de troca manual traz riscos à segurança dos funcionários. Desta forma, o
projeto não é amortizado somente por valores econômicos, mas também por garantir
segurança aos seus funcionários e confiabilidade dos serviços prestados pela empresa aos seus
usuários.
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