MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
(Real Academia de Artilharia, Fortificação e Desenho, 1792).
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGAS
LAYDA FAUSTINA ANSELMO ALAS
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE MANUTENÇÃO CENTRADA NA
CONFIABILIDADE EM LOCOMOTIVAS DA FROTA RJ - MRS
Rio de Janeiro
Junho de 2012
Layda Faustina Anselmo Alas
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE MANUTENÇÃO CENTRADA NA
CONFIABILIDADE EM LOCOMOTIVAS DA FROTA RJ - MRS
Monografia apresentada ao Curso de Especialização
em Transporte Ferroviário de Cargas do Instituto Militar
de Engenharia.
Orientador: Professor Marcelo Sucena
Tutor: Fernando César Paim
Rio de Janeiro
Junho de 2012
Layda Faustina Anselmo Alas
Trabalho de conclusão do curso de Especialização em
Transporte Ferroviário de Cargas do Instituto Militar de
Engenharia
_____________________________________________________________
Marcelo Sucena (Orientador) - IME
_____________________________________________________________
Fernando César Paim - MRS
_____________________________________________________________
Coronel Silveira Lopes – IME
Rio de Janeiro
Junho de 2012
Dedico este trabalho a Deus, pelo sustento
e amor incondicional e à minha família
pelo carinho e compreensão.
Agradecimentos
Gostaria de expressar meus agradecimentos:
•
À Deus, por me mostrar que posso confiar Nele e por ser paciente com meus conflitos.
•
Aos meus pais que fizeram tudo que estava ao alcance deles para me educar para a vida e
não permitir que o contrário acontecesse.
•
Aos meus irmãos pelas brigas de criança que me ajudaram a ser forte e pela amizade que
demonstram em todas as situações.
•
Ao meu noivo, Rafael, por me obrigar a continuar quando eu queria parar.
•
À MRS pela oportunidade de subir mais um degrau na escada acadêmica.
•
Ao orientador e professor Marcelo Sucena por traçar os primeiros passos e permitir que eu
pudesse caminhar no desenvolvimento desse trabalho.
•
Ao orientador Fernando César Paim pelas conversas que geraram insights para descrição
desse trabalho.
•
Ao CEPEFER-IME pela coordenação do curso.
Deus disse: “Sê forte e corajoso! Não
fique desanimado, não tenha medo,
porque eu, O Senhor, seu Deus, estarei
com você em qualquer lugar para onde
for!” (Josué 1:9)
ALAS, L. F. A. Aplicação da Metodologia de Manutenção Centrada na
Confiabilidade nas locomotivas da frota RJ - MRS. 2012, 54 f.
Monografia (Especialização de Transporte Ferroviário de Carga), Instituto
Militar de Engenharia, IME, e Centro de Pesquisas Ferroviárias,
CEPEFER, Rio de Janeiro (RJ).
Resumo
Este trabalho relaciona os principais tipos de manutenção conhecidas no mercado e suas
metodologias. O setor ferroviário vem crescendo consideravelmente e para acompanhar
esse crescimento o setor de manutenção precisa aplicar técnicas que aumentem a
confiabilidade de seus ativos, daí a necessidade de se implantar metodologias
consistentes para análises de falhas dos ativos. Uma dessas metodologias trata-se da
Manutenção Centrada na Confiabilidade que será apresentada os passos para aplicação
bem como a experiência de uma análise piloto feita no Grupo de Análise de Falhas da
manutenção de locomotivas do estado do Rio de Janeiro.
Palavras-chave: setor ferroviário, manutenção, confiabilidade.
ALAS, L. F. A. Aplicação da Metodologia de Manutenção Centrada na
Confiabilidade nas locomotivas da frota RJ - MRS. 2012, 54 f.
Monografia (Especialização de Transporte Ferroviário de Carga), Instituto
Militar de Engenharia, IME, e Centro de Pesquisas Ferroviárias,
CEPEFER, Rio de Janeiro (RJ).
Abstract
This paper relate maintenance types and its methodologies known in the market. The
rail sector has grown considerably and to follow it, is needed maintenance techniques
that increase the reliability of their assets, hence the necessity to establish consistent
methodologies for the analysis of failures of assets. The Reliability Centered
Maintenance will be presented, as well as the steps for implementation and the
experience of a pilot analysis made in the Fault Analysis Group of the maintenance of
locomotives in the state of Rio de Janeiro.
Keywords: rail sector, maintenance and centered.
Sumário
Agradecimentos 5
Resumo 7
Abstract 8
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 11
2. OBJETIVO ......................................................................................................................... 12
3. METODOLOGIA............................................................................................................... 12
4. TRANSPORTE FERROVIÁRIO PARA PASSAGEIROS............................................ 13
5. TRANSPORTE FERROVIÁRIO PARA CARGAS ....................................................... 13
6. A EMPRESA MRS LOGÍSTICA ..................................................................................... 14
6.1. FROTA LOCOMOTIVAS ............................................................................................. 14
6.2. FROTA VAGÕES ........................................................................................................... 16
6.3. TRECHOS MRS .............................................................................................................. 16
6.4. INFRAESTRUTURA MRS ............................................................................................ 18
6.5. DIVISÃO DE ACIONISTAS.......................................................................................... 19
6.6. HISTÓRICO DE PRODUÇÃO ..................................................................................... 20
7. MATERIAL RODANTE ................................................................................................... 20
8. LOCOMOTIVA ................................................................................................................. 25
8.1 SISTEMA ELÉTRICO .................................................................................................... 27
8.2 SISTEMA MECÂNICO .................................................................................................. 28
8.3 SISTEMA PNEUMÁTICO ............................................................................................. 31
8.4 TRUQUES, PLATAFORMA E APARELHOS DE CHOQUE TRAÇÃO ................. 32
9. TIPOS DE MANUTENÇÃO ............................................................................................. 34
9.1. MANUTENÇÃO CORRETIVA .................................................................................... 35
9.2. MANUTENÇÃO PREVENTIVA .................................................................................. 35
9.3. MANUTENÇÃO PRODUTIVA TOTAL ..................................................................... 36
9.4. MANUTENÇÃO PREDITIVA ...................................................................................... 37
9.5. MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE........................................... 39
10. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO .................................................................... 46
10.1. LEVANTAMENTO DE DADOS ................................................................................. 46
10.2. AVALIAÇÃO DE CRITICIDADE - PASSOS 1 e 2 .................................................. 47
10.3. PASSO 3 - DIAGRAMAÇÃO HIERARQUIZADA .................................................. 47
10.4. PASSOS: 4 - DETERMINAÇÃO DOS PESOS, 5 - CÁLCULO DOS IR’s, 6 ALOCAÇÃO DO MÁXIMO IR AO NÍVEL SUPERIOR ................................................. 48
10.5. PASSO 1 - MCC - CONHECER O SISTEMA ........................................................... 48
10.6. DESTACAR FUNÇÕES DO SISTEMA - PASSO 2 MCC ....................................... 48
10.7. RELACIONAR AS POSSÍVEIS FALHAS - PASSO 3 MCC ................................... 49
10.8. AVALIAR MODOS DE FALHA, EFEITOS E CONSEQUÊNCIAS - PASSO
4 ................................................................................................................................................ 50
10.9. PASSO 5 - RELACIONAR AS PRINCIPAIS ATIVIDADES DE
MANUTENÇÃO E DEFINIR SUA PERIODICIDADE .................................................... 50
11. CONCLUSÃO................................................................................................................... 51
1. INTRODUÇÃO
A manutenção teve origem no fim do século XIX e nas últimas duas décadas
tem mudado mais do que outras áreas. Antes da Segunda Guerra Mundial, o conceito de
manutenção era baseado na limpeza, lubrificação e reparo após a quebra dos
equipamentos, surgindo então a Manutenção Corretiva. Posterior a isso, surgiu o
conceito de Manutenção
ão Preventiva, que consiste em trocar o componente antes que
ocorra a falha, esse tipo de manutenção
manutenção foi utilizado em larga escala até o início da
década de 70, decorrente da necessidade de
d aumentar a disponibilidade e confiabilidade
dos equipamentos.
Mas com o crescimento da automação e da mecanização foi
necessário desenvolver técnicas que monitorassem
monitorassem a vida útil dos equipamentos e
acusassem a falha antes que ela ocorra, dá-se então a Manutenção Preditiva.
Figura 1. As quebras ou falhas são apenas a ponta do iceberg.
iceberg (Fonte:
Fonte: Engefaz)
A manutenção é o conjunto de atividades e recursos aplicados aos
a sistemas ou
equipamentos, para mantê--los
los nas mesmas condições de desempenho de fábrica e de
projeto, visando garantir a consecução de sua função dentro dos parâmetros de
disponibilidade, qualidade, de prazos, de custos e de vida útil adequado, Hamaoka et
e al.
(2000).
Ainda, segundo Sucena (2002), a manutenção de sistemas complexos, tais como
os ferroviários, é caracterizada como de cunho industrial, com diretrizes,
procedimentos, roteiros e rotinas bem definidas e uma dotação orçamentária estruturada,
objetivando
etivando a continuidade da operação do tráfego evitando a ocorrência de fatos que
possam degradar ou interromper a prestação do serviço de transporte.
Isso quer dizer que atualmente, predizer a falha não é considerado o melhor
método de manutenção, então, com a Engenharia de Manutenção, espera-se técnicas de
análise de falhas, conhecimento do sistema e geração de informação para impedir que a
falha ocorra novamente e o equipamento perca sua funcionalidade. Os modo de falhas
são analisados até que se chegue a causa raiz, tida como causa primária, e essa seja
tratada de maneira adequada. Resume-se em pro-atividade e mudança cultural.
Considerando todos esses conceitos, as empresas de transporte ferroviário
também veem investindo na capacitação das pessoas, bem como em instrumentos de
medição e ferramentas para trabalho, incluindo software que auxiliem na análise dos
dados gerados visando alcançar altos patamares de qualidade e confiabilidade de
serviço.
Figura 2. Evolução das Atividades de Manutenção. (Fonte: Engefaz)
2. OBJETIVO
O objetivo desse trabalho e difundir a metodologia de Manutenção Centrada em
Confiabilidade na Oficina de Locomotiva de Barra do Piraí da empresa MRS Logística.
3. METODOLOGIA
A metodologia aplicada a da Manutenção Centrada na Confiabilidade - MCC
que será detalhada nos capítulos 9.5 e 10.
4. TRANSPORTE FERROVIÁRIO PARA PASSAGEIROS
É destinado à grandes centros para transporte de grande quantidade de pessoas
com economia e menorr índice de poluição. Embora o custo de implantação seja alto,
esse é compensado com durabilidade dos veículos e melhores custos de manutenção.
Um bonde moderno - Veículo Leve sobre Trilhos (VLT) - tem vida útil de
aproximadamente 20 anos, e um ônibus cerca
cerc da metade.
A ferrovia para transporte de passageiros é utiliza os veículos metrô, trens, VLT
e monotrilhos.
5. TRANSPORTE FERROVIÁRIO PARA CARGAS
Em março desse ano o Ministério dos Transportes aferiram os dados a respeito
da utilização dos modais de transporte. Sendo distribuído da seguinte maneira.
Gráfico 1 - Representação da distribuição de modais no Brasil
Apesar da participação na matriz de transporte brasileira ser dominada pelos
veículos rodoviários, a ferrovia apresenta vantagens pouco exploradas, tais como, maior
capacidade de transporte e custos menores.
Atualmente o governo vem investindo no transporte
transporte ferroviário, como exemplo
temos a Transnordestina, que é financiada pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN)
e o governo federal, essa ferrovia fará a ligação entre os portos de Pecém - Ceará e de
Suape - Recife. Porém, ainda se tem muito que melhorar para alavancar o uso desse
meio de transporte.
6. A EMPRESA MRS LOGÍSTICA
Trata-se de uma concessionária que controla, opera e monitora a Malha Sudeste
da Rede Ferroviária Federal, antiga SR3 (Juiz de Fora) e SR4 (São Paulo). A empresa
atua no mercado de transporte ferroviário desde 1996, quando foi constituída,
interligando os estados do Rio de Janeiro, Minas Gerais e São Paulo. São 1.643 Km de
malha, 721 locomotivas e 18554 vagões que facilitam o processo de transporte e
distribuição de cargas numa região que, segundo IBGE, concentra aproximadamente
55% do produto interno bruto do Brasil e estão instalados os maiores complexos
industriais do país. Pela malha da MRS também é possível alcançar os portos de Itaguaí
e de Santos que é o mais importante porto da América Latina.
O foco das atividades da MRS está no transporte ferroviário de cargas gerais,
como minérios, produtos siderúrgicos acabados, cimento, bauxita, produtos agrícolas,
coque verde e conteineres; e na logística integrada, que implica planejamento,
multimodalidade e transit time definido. Ou seja, uma operação de logística completa.
Para garantir a segurança e eficácia de seus serviços, a MRS trabalha com
equipamentos modernos de GPS - Global Posicion System, onde os trens podem ser
monitorados via satélite, sinalização defensiva, detecção de problemas nas vias com
apoio de raios-X e ultrassom para detectar fraturas ou fissuras nos trilhos.
Como toda grande empresa preocupa-se com a preservação do meio ambiente, a
MRS implementa várias programas de cunho ambiental: recuperação de áreas
degradadas com emprego de revestimentos vegetais, gerenciamento de resíduos e
adoção de medidas preventivas para eliminação de processos poluidores, entre outros
A responsabilidade social também é importante para empresa, pois adota várias
medidas sobre procedimentos operacionais, capacitação de recursos humanos,
conscientização e emprego de tecnologias, a fim de garantir um transporte eficiente e
seguro para seus produtos e para as pessoas que trabalham na empresa.
6.1. FROTA LOCOMOTIVAS
Das 721 locomotivas da frota MRS tem-se modelos dos fabricantes GE, GM e
Hitachi, sendo elas: AC44, C44 com potência de tração de 4400 HP; C36 com 3600 HP;
C30 com 3000 HP; C26 com 2600 HP; U23 com 2300 HP; U20 com 2000 HP; U5B
com 540 HP; U6B com 700 HP; 720HP com potência de 660 HP - essas da General
Eletric. E SD18 com potência de tração de 1800 HP; SD38 com 2000 HP; SD40-2 e
SD40-3 com 3000 HP do fabricante EMD. As locomotivas elétricas da Hitachi com
3780 HP de potência. E por fim, as recém-adquiridas, Stadler He.
Figura 3. Locomotiva GE C30-7MP
Figura 4. Locomotiva GE C30-Super 7
Figura 5. Locomotiva GE U23C
Figura 6. Locomotiva GE U23CA
Figura 7. Locomotiva GM SD38
Figura 8. Locomotiva GM SD40-2
Figura 9. Locomotiva GM SD40-3
Figura 10. Locomotiva elétrica Hitachi
Figura 11.. Locomotiva elétrica Stadler He
Figura 12.. Locomotiva GE AC44i
6.2. FROTA VAGÕES
Sobre a frota de vagões a MRS possui do tipo fechado: FHS - granéis e carga
geral, FLS - celulose e cimento paletizado, FRR e FRS - carga geral. Vagões gôndola:
ADS - torestes de madeira, GDS, GDT e GDU - minério, GFS e GHS - granéis e
expostos ao tempo, GPR e GPS - siderúrgico e madeira, GQS - sucatas e siderúrgicos,
GTS - carga geral e expostos
expos
ao tempo. Vagão Hopper: HAS - granéis e expostos ao
tempo, HES - fertilizantes, HFS - soja e derivados, fertilizantes, HAT - granéis sólidos e
expostos ao tempo, HTS - açúcar, cal. Vagões plataformas: PBS - bobinas, PCS, PDR e
PDS - contêineres, PER, PMS
MS e PMR - siderúrgicos, madeiras e grandes volumes, PES
- siderúrgicos e madeiras, PQS - siderúrgicos e contêineres. Vagões tanques: TCR e
TCS - derivados de petróleo e líquidos.
Diante do ativo apresentado, nota-se
nota se o investimento que a empresa vem fazendo
fazend
em sua frota para atender clientes dos mais diversos seguimentos do mercado, seja ele
mineração,
siderurgia,
metalurgia,
construção,
químico,
papel,
commodities,
automotivo, contêineres, embarcadores e operadores logísticos.
6.3. TRECHOS MRS
Por estar em
m trechos estratégico, a MRS possui acesso aos principais portos da
região sudestes, acesso direto o porto da Usiminas Cubatão, às margens direita e
esquerda do Porto de Santos; acesso exclusivo aos Portos de Itaguaí e único acesso ao
Porto de Guaíba e também
bém ao Porto do Rio de Janeiro.
Tabela 1 - Terminais estratégicos da MRS
Região
Grande BH
Grande BH
Conselheiro
Lafaiete
Grande Rio
Sul
Fluminense
Sul
Fluminense
Vale do
Paraíba
Vale do
Paraíba
Campinas
São Paulo
São Paulo
São Paulo
Grande São
Paulo
Grande São
Paulo
Grande São
Paulo
Baixada
Santista
Baixada
Santista
Terminais Estratégicos
Município
UF
Tipo de Carga
Belo Horizonte
MG Siderúrgicos
Sarzedo
MG Gusa/Contêineres/Granéis (Minério)
Conselheiro
MG Gusa/Contêineres
Lafaiete
Rio de Janeiro
RJ Gusa/Siderúrgicos/Contêineres/Cimento
Volta Redonda
RJ
Siderúrgicos
Resende
RJ
Siderúrgicos
São José dos
Campos
SP
Contêineres
Caçapava
SP
Contêineres
Sumaré
Mooca
Ipiranga
Água Branca
SP
SP
SP
SP
Contêineres
Contêineres
Siderúrgicos
Siderúrgicos/Madeira
Itaquaquecetuba
SP
Siderúrgicos
Mogi das Cruzes
SP
Gusa/Siderúrgicos/Contêineres/Granéis
(Minério)
Suzano
SP
Contêineres
Cubatão
SP
Fertilizantes/Siderúrgicos/Granéis
Santos/Guarujá
SP
Contêineres/Granéis/Papel e Celulose
Figura 13. Mapa da via férrea da MRS Logística S.A.
6.4. INFRAESTRUTURA MRS
Além das frotas de ativos para circulação na via a empresa conta com centros de
controle, equipamentos de manutenção, sinalização e comunicação que asseguram seu
crescimento.
Para monitorar toda movimentação ferroviária a empresa conta com um
moderno Centro de Controle Operacional - CCO. Este fica localizado na cidade de Juiz
de Fora e conta com computadores e telões para representar a configuração da malha
ferroviária. E ainda, sistema de controle de Aparelhos de Mudança de Via - AMV e
comunicação via rádio com maquinistas.
A MRS é a primeira ferrovia do Brasil a operar a desguarnecedora de ombro de
lastro. O equipamento é utilizado para manutenção da via férrea e é composto por
quatro unidades principais: o vagão de escavação (escavação e transporte de lastro),
vagão de peneiramento (separação dos finos e do lastro bom), o vagão suporte (apoio à
tripulação) e o vagão basculante (material descartado).
descartado
Figura 14. Desguarnecedora de ombro de
lastro (Fonte: site MRS)
Figura 15. Socadora MRS (Fonte: acervo
pessoal)
A MRS foi também pioneira na compra de dois dos mais modernos
equipamentos para correção e manutenção de via: o trem esmerilhador e o Track
Evaluation Vehicle,
ehicle, o Track Star.
Figura 16. Esmerilhadora (Fonte: site MRS)
Figura 17. TrackStar (Fonte: acervo pessoal)
6.5.. DIVISÃO DE ACIONISTAS
Gráfico 2.. Relação de Acionistas da MRS Logística S.A. – adaptado (Fonte: site MRS)
MBR, CSN, USIMINAS, VALE e GERDAU integram, em decorrência
decorr
de
Acordo de Acionistas, o Grupo de Acionistas que controla a MRS.
6.6.. HISTÓRICO DE PRODUÇÃO
Gráfico 2.. Indicador Operacional - atualizado em 24/05/12 (Fonte: site MRS)
7. MATERIAL
ATERIAL RODANTE
Material rodante trata-se
trata
de todos os veículos utilizados para transporte em
ferrovias seja de passageiros ou de carga. Compreende-se
Compreende locomotivas,, vagões e auto de
linha.. Sendo eles veículos ferroviários para rebocar ou os rebocados
Os principais tipos de locomotivas podem ser a vapor,
vapor, elétricas, diesel-elétrica.
diesel
A locomotivas à vapor foram as pioneiras nesse moda de transporte, porém hoje quase
extintas para uso, encontradas em centros históricos para fins turísticos; seu combustível
é óleo, lenha ou carvão.
Figura 18. Locomotiva à vapor - trem turístico de São João del Rey à Tiradentes (fonte:
acervo pessoal)
As locomotivas elétricas possuem fonte de alimentação externa através
pantógrafos que tocam a rede aérea ou de sapata em contato com o terceiro trilho
energizado, corrente contínua de 600 à 3000 volts ou alternada 25 à 50 KV rebaixada e
retificada para corrente contínua que alimenta os motores de tração, possui controle por
resistores e por chopper control.
Figura 19. Locomotiva Elétrica HITACHI, sistema cremalheira (fonte: curso professor
Shimura)
A diesel-elétrica é a mais utilizada para transporte de cargas, seus principais
componentes são motor diesel, gerador e motores elétricos de tração, pesa
aproximadamente 180 toneladas e tem um tanque de combustível com 18.000 litros de
autonomia.
Figura 20. Locomotiva diesel-elétrica GE AC44 (fonte: acervo pessoal)
Os vagões são conhecidos também como material rodante rebocado. Possuem
classificação identificada pelas três letras tipadas na chaparia. Exemplo: HAT, PES,
entre outras, onde a primeira letra refere-se ao tipo, a segunda ao sub-tipo e a terceira e
última a manga de eixo que diz-se da capacidade do vagão. Tem-se também o código
numérico onde o primeiro número representa o proprietário, os cinco seguintes tratamse da sequencia e por último o dígito verificador.
Figura 21. Vagão GDT geminado - Gôndola Dumper com capacidade de 130 toneladas
brutas (fonte: curso professor Shimura)
Tabela 2 - Tipos de vagões
Pla
taf
or
ma
Hopper
Gondola
Fechado
Tipo
FR
FS
FM
FE
FH
FL
FP
FV
FQ
GD
GP
GF
GM
GT
GS
GH
GC
GB
GQ
HF
HP
HE
HT
HA
HQ
PM
PE
Descrição
Convencional, caixa metálica com revestimento
Convencional, caixa metálica sem revestimento
Convencional, caixa de madeira
Com escotilhas e portas plug
Com escotilhas, tremonhas no assoalho e portas plug
Com laterais corrediças (all-door)
Com escotilhas, portas basculantes, fundo em lombo de camelo
Ventilado
Outros tipos
Para descarga em giradores de vagão (car-dumper)
Com bordas fixas e portas laterais
Com bordas fixas e fundo móvel (drop - bottom)
Com bordas fixas e cobertura móvel
Com bordas tombantes
Com semi-bordas tombantes
Com bordas Basculantes ou semi-tombantes com fundo em lombo de
camelo
Com bordas tombantes e cobertura móvel
Basculante
Outros tipos
Fechado convencional
Fechado com proteção anti-corrosiva
Tanque (center-flow) com proteção anti-corrosiva
Tanque (center-flow) convencional
Aberto
Outros tipos
Convencional com piso de madeira
Convencional com piso metálico
Tanque
Isotér
mico
Especiais
PD
PC
PR
PG
PP
PB
PA
PH
PQ
TC
TS
TP
TF
TA
TG
TQ
IC
IF
IQ
ST
SB
SP
SG
SQ
Convencional com dispositivo para contêineres
Para contêineres
Com estrado rebaixado
Para serviço piggyback
Com cabeceira (bulkhead)
Para bobinas
Com dois pavimentos para automóveis
Com abertura telescópica
Outros tipos de vagão plataforma
Convencional
Com serpentinas para aquecimento
Para produtos pulverulentos
Para fertilizantes
Para ácidos e líquidos corrosivos
Para gás liqüefeito de petróleo
Outros tipos
Convencional com bancos de gelo
Com unidade frigorífica
Outros tipos
Torpedo (produtos siderúrgicos de alta temperatura)
Basculante
Plataforma para lingotes, placas de aço, etc
Gôndolas para sucata, escórias, etc
Outros tipos
Tabela 3 - Relação de manga de eixo de vagões
Manga (por bitola)
1,00 m
1,6 m
A
B
P
C
Q
D
R
E
S
F
T
U
Peso por eixo
7,5
11,75
16
20
25
32,5
37,5
Peso bruto máximo
do vagão (t)
30
47
64
80
100
130
150
Os auto de linha são os veículos utilizados para manutenção das linhas férreas,
bem como caminhonetes adaptadas com rodeiro para circulação nos trilhos,
desguarnecedoras de ombro de lastro, esmerilhadora, socadora, carro de controle, dentre
outros.
No transporte ferroviário o trajeto é guiado pelos trilhos e não tem rotas
mutáveis. E a interação do veículo na via dá-se com o contato roda-trilho, ambos
metálicos. As rodas são cônicas e com friso na lateral interna que impede o
deslocamento lateral, por conseguinte, o descarrilamento.
Figura 22. Rodeiro sobre boletos de trilho. (Fonte: curso professor Shimura - IME)
Figura 23. Contato roda-trilho. (Fonte: curso professor Shimura - IME)
A distância entre os trilhos, denominada bitola, é padronizada mundialmente em
1.0 m, 1.435 m e 1.6 m. Essa tolerância varia em função da velocidade da via, em
função do país e da organização ferroviária. Porém, a bitola de 1.6 m só é utilizada no
Brasil, Irlanda e Austrália.
No Brasil, a primeira locomotiva a circular foi a Manchester, mas a Baronesa
(homenagem à esposa do Barão de Mauá) foi a locomotiva que puxou o trem inaugural
da ferrovia Barão de Mauá.
No princípio, a Inglaterra dominava o mercado de material rodante no Brasil, e
em 1860 chegaram as primeiras locomotivas americanas.
O modal ferroviário é mais utilizado no Brasil para transporte de cargas, sendo
elas em grandes quantidades e para maiores distâncias, tendo como foco matérias
primas e grãos. Embora a ferrovia predomine no país para transporte de cargas, tem-se
também o transporte de passageiros, sendo trens turísticos e urbanos.
8. LOCOMOTIVA
Equipamento capaz de gerar movimento à composição. Para isso é dotada de um
conjunto de elementos que são responsáveis pela transferência da potência mecânica
gerada no motor diesel
iesel às rodas das locomotivas.
A locomotiva pode ser classificada pela disposição de seus truques e a
quantidade de eixos. Principais tipos:
BB - 2 truques cada um com 2 eixos
BBB - 2 truques cada um com 3 eixos
CC - 2 truques cada um com 3 eixos
DD - 2 truques cada um com 4 eixos
Uma locomotiva possui quatro principais sistemas que podem englobar
subsistemas. Esses sistemas são:
- Elétrico;
- Mecânico;
- Pneumático;
- Truque, plataforma e engates.
Figura 24.. Locomotiva GM SD40-3. (Fonte: acervo pessoal)
O sistema elétrico compreende todo circuito de baixa e de alta tensão. O circuito
de baixa é responsável pela iluminação interna da cabine do maquinista, faróis, buzina e
carga de bateria. Já o de alta tensão alimenta motores de tração das locomotivas,
locomo
é
responsável pelo movimento.
movimento
O sistema mecânico compreende a parte de geração de energia, tendo como
principal componente o motor diesel.
Tão importante quanto iniciar o movimento de uma composição é a frenagem da
mesma, e a responsabilidade de parar o trem é dada ao sistema pneumático que executa
as aplicações funcionais bem como as de emergência.
Já o truque suporta todo o peso da locomotiva e transfere movimento a mesma.
A plataforma é o principal elemento estrutural. Os engates são peças fundidas
fund
que
acoplam um veículo ferroviário ao outro e os aparelhos de choque tração amortecem as
pancadas desses acoplamentos.
Figura 25.. Esquemático locomotiva GE C36-7.. (Fonte: Manual GE)
1. Conexões para Unidade Múltipla “Jumper”
2. Reservatórios de areia
3. Toalete
4. Faróis e Caixa de Números
5. Painel de Comando
6. Compartimento Elétrico Superior
7. Bebedouro
8. Compartimento de Controle do Motor Diesel
9. Filtros Inerciais da Galeria
10. Soprador
11. Painel Retificador
12. Gerador Auxiliar
13. Excitatriz (lado direito)
14. Gerador de Tração CA
15. Governador de Controle
16. Componentes do Sistema de Combustível
17. Motor Diesel GE 7FDL16
18. Resfriador Intermediário “Intercooler”
19. Turboalimentador
20. Tanque de Expansão
21. Resfriador de Óleo Lubrificante
22. Filtro de Óleo Lubrificante
23. Filtros Inerciais do Motor Diesel
24. Filtros de Ar do Motor Diesel
25. Compressor de Ar
26. Resistores de Freio Dinâmico
27. Ventilador dos Radiadores
28. Radiadores
29. Reservatórios Principais de Ar
30. Tanque de Combustível
31. Alternador de Eixo (lado direito) – Não Usado
32. Compartimento Elétrico Inferior
8.1 SISTEMA ELÉTRICO
É o maior sistema das locomotivas. Pode constituir-se de corrente contínua e
corrente alternada. E os circuitos existentes são de alta e baixa tensão. Seus principais
equipamentos são: geradores principal e auxiliar, alternador, conjunto de baterias e
motor de tração (parte integrante de dois sistemas: truque e elétrico).
O circuito de baixa tensão tem função de alimentar as baterias, o sistema de
iluminação e sinalização e ainda acionar contatores, relés e válvula solenoides.
O circuito de alta tensão é responsável pela propulsão da locomotiva com a
alimentação do motor de tração que transfere movimento às rodas e por conseguinte à
locomotiva.
O gerador principal é acoplado mecanicamente ao eixo do motor diesel dessa
forma ele transforma a energia mecânica em energia elétrica que alimenta o motor de
tração. Em alguns casos, trabalha também como motor de arranque do motor diesel.
Podem ser de corrente contínua ou alternada.
O gerador auxiliar gera a corrente contínua de baixa tensão, sendo assim é ele
que alimenta o circuito de baixa - 74 volts - e recarrega o conjunto de baterias. Ele
também é acoplado ao motor diesel.
O conjunto de baterias fornece corrente para o circuito de baixa tensão quando o
motor diesel não está funcionando. Então, é esse conjunto que fornece corrente no ato
da partida da locomotiva. As baterias podem ser de chumbo-ácida ou de níquel-cádmio.
8.2 SISTEMA MECÂNICO
8.2.1. Motor Diesel
É responsável por transformar energia química em energia mecânica através da
combustão interna decorrente do aumento da pressão nos cilindros e injeção de
combustível.
Entre 1893 a 1898, foi desenvolvido o primeiro motor em Augsburg, Alemanha,
pelo engenheiro francês Rudolf Diesel.
Os sistemas que constituem o motor diesel são:
- Admissão de ar: responsável pela obtenção do ar necessário para encher os
cilindros
- Combustível: abastece o sistema de injeção com combustível
- Lubrificação: através de uma película de lubrificante reduz o atrito entre as peças
móveis do motor
- Injeção de combustível: injeta nos cilindros o combustível em quantidade e
condições ideais para que ocorra a combustão
- Arrefecimento: responsável pela manutenção da temperatura de trabalho do motor
diesel
- Distribuição: permite a entrada de ar e saída dos gases após a queima
- Arranque ou partida:
- Conjunto móvel: converte o movimente retilíneo do embolo em movimento de
rotação do virabrequim.
Os motores diesel queimam gradualmente o combustível à medida que esse é
injetado nos cilindros. Eles são de simples sucção ou superalimentados, alta
compressão, cilindros em linha ou em V e podem ser de dois ou quatro tempos. Os
motores diesel são formados por:
- Pistões;
- Cilindros;
- Bielas;
- Virabrequim ou eixo de manivelas;
- Sistema de inflamação;
- Dispositivo de alimentação;
- Dispositivo de lubrificação;
- Dispositivo de resfriamento.
8.2.1.1 Motores Quatro Tempos
Esses motores têm quatro etapas: admissão, compressão, expansão e exaustão
(ou escape). Para isso é efetuado duas voltas do eixo de manivelas efetuando assim um
ciclo de trabalho.
A repetição sucessiva desse ciclo com alterações de volume,
temperatura e pressão da massa gasosa é utilizada como fonte de energia.
Admissão: com a válvula de admissão aberta, o embolo começa seu
deslocamento do PMS - Ponto Morto Superior, para o PMI - Ponto Morto Inferior. Ao
chegar nesse, a válvula se fecha. Compreende-se então, meia volta do eixo virabrequim.
Compressão: o embolo se desloca do PMI para o PMS, dessa forma comprimese o ar de dentro do cilindro, aumenta-se a pressão e a temperatura do sistema. Nesse
momento, o virabrequim completou a sua primeira volta. Cada motor trabalha com uma
taxa de compressão que é a relação entre o volume do cilindro e a câmara de
combustão.
TC =
V+v
v
Onde,
TC: Taxa de Compressão
V: Volume do cilindro
v: Volume da câmara de combustão
Expansão: trata-se do único tempo útil do ciclo, pois é nesse momento que a
força é produzida. Quando o embolo está próximo ao PMS é injetado combustível no
interior do cilindro, como houve o aumento de pressão e temperatura na compressão,
ocorre à explosão que gera os gases e empurra bruscamente o embolo para o PMI,
gerando assim a energia mecânica do sistema. Essa é a terceira volta do eixo de
manivelas.
Descarga: A válvula de escape é aberta, o embolo se desloca de PMI para PMS e
expulsa os gases para o exterior, ao final do curso a válvula se fecha novamente.
Completa-se dessa forma o ciclo de trabalho que se repete sucessivamente.
Figura 26. Primeiro tempo, Admissão
Figura 27. Segundo tempo, Compressão
Figura 28. Terceiro tempo, Expansão
Figura 29. Quarto tempo, Descarga
8.2.1.1 Motores Dois Tempos
Esse motor não tem válvula de admissão apenas de escape. Para a entrada de ar
no cilindro existem janelas de admissão.
O primeiro tempo inicia-se no PMI e com a válvula de escape aberta, o ar é
impulsionado através das janelas pelo blower (ou soprador), a medida que o embolo se
desloca para o PMS essas janelas vão sendo obstruídas por ele e quando elas são
totalmente fechadas, a aproximadamente ¼ do curso do cilindro, a válvula de escape é
fechada e inicia-se
se a compressão. Então o eixo de comando realiza meia volta.
O segundo tempo inicia-se
inicia
quando a temperatura e a pressão são ideais e é
injetado combustível no interior da câmara para que ocorra a explosão que empurra o
embolo para o PMI. A aproximadamente ¾ do cilindro a válvula de escape se abre e os
gases queimados começam a ser expelidos e, por fim, com a desobstrução das janelas de
admissão, o ar que entra termina de expulsar os gases. Completa-se
Completa se assim, um ciclo de
trabalho com uma volta do eixo virabrequim.
Figura 30.. Primeiro tempo, entrada de ar e compressão
Figura 31.. Segundo tempo, explosão e saída dos gases
8.3 SISTEMA PNEUMÁTICO
É composto por dois subsistemas: frenagem e equipamentos auxiliares que são
buzinas, areeiros, limpadores de para-brisa,
para
campainhas.. Os principais componentes são
o compressor, válvulas, cilindros de freio, elementos filtrantes, resfriador
resfriad de ar e
tubulação, isso para frenagem.
O compressor é montado no eixo do motor diesel e pode ser de 3 ou 6 cilindros
com 2 estágios. Para os de 3 cilindros, 2 são de baixa pressão - 55 Psi - e 1 de alta - 125
à 140 Psi. Para os de 6 cilindros, 4 são de baixa pressão e 2 de alta. O compressor aspira
o ar da atmosfera para o interior do cilindro de baixa pressão, após essa primeira
compressão ele passa pelo resfriador intermediário e é aspirado pelo cilindro de alta,
quando aí alcança a pressão do sistema e vai para o reservatório principal.
Figura 32. Vista do compressor. (Fonte: curso Material Rodante - João Dornelas)
8.4 TRUQUES, PLATAFORMA E APARELHOS DE CHOQUE TRAÇÃO
O truque é responsável por suportar o peso da locomotiva e transferir
movimento a mesma. É constituído basicamente de peças fundidas que são as laterais
esquerda e direita e a travessa flutuante com apoio central, molas, caixas de rolamentos,
rodeiros, motores de tração, amortecedores, coxins, caixas de engrenagem e timoneria
de freio.
Figura 33.. Vista superior e lateral de um truque. (Fonte: curso Material Rodante)
O apoio central permite o movimento giratório livre para que a locomotiva se
inscreva nas curvas, nele tem-se anel e placa de desgaste de aço.. As
A molas são
helicoidais e elas têm a função de transferir igualmente o peso da locomotiva para os
conjuntos de eixos.
Os motores
ores de tração tem a função de converter energia elétrica que recebem do
gerador principall em energia mecânica para girar as rodas e assim movimentar a
locomotiva. A transmissão de torque é feita pelo conjunto pinhão e coroa, sendo o
pinhão montado no eixo do motor e a coroa montada no eixo do rodeiro. O pinhão e
coroa é feito de aço médio--carbono tratado termicamente.
Figura 34.. Motor de tração e rodeiro (Fonte: curso de eletricidade de locomotivas)
Timoneria de freio consiste em conjunto de alavancas que multiplica o esforço
resultante do acionamento pneumático dos cilindros de freio até as sapatas que em
contato com a roda estabelece a frenagem. Esse sistema tem barras de regulagem para
compensar o desgaste das sapatas e rodas.
Os coxins são feitos de borracha vulcanizada e de aço. Eles fazem a ligação da
travessa flutuante com a estrutura do truque, absorvem parte dos impactos provenientes
do truque e controlam o movimento lateral.
A plataforma é o principal elemento estrutural, serve para apoiar as partes de
motor diesel, cabinas, geradores e alternadores.
O conjunto aparelho de choque tração é construído de engate, abraçadeira e
aparelho de choque tração. Trata-se de peças de ferro fundido. Os engates mais
utilizados são os tipo E e tipo F e são providos de hastes para movimentar a castanha
que trava a mandíbula e permite o acoplamento entre os veículos ferroviários. A
abraçadeira trabalha quando acontece o impacto no momento de engatar e também
quando a locomotiva está tracionando. Ela envolve o aparelho de choque tração que é
responsável pelo amortecimento no instante das pancadas dos acoplamentos.
Figura 35. Engate tipo E - AAR 1932
Figura 36. Engate tipo F - AAR 1954
9. TIPOS DE MANUTENÇÃO
Ainda existe alguma confusão quanto à nomenclatura utilizada para definir os
tipos de manutenção. Os nomes podem até variar, mas o conceito deve estar bem
compreendido. A firme conceituação permite a escolha do tipo mais conveniente para
um determinado equipamento, instalação ou sistema, Comiti (2004).
9.1. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Define-se como consertar um equipamento após sua quebra ou diminuição do
seu desempenho esperado. É um tipo de gerenciamento reativo onde os equipamentos
comandam a manutenção. Existem dois tipos de Manutenção Corretiva, Planejada e
Não Planejada.
Quando se fala em Manutenção Corretiva propriamente dita, os custos desse
gerenciamento são altos devido aos grandes estoques de peças sobressalentes, ao
elevado tempo de parada para reparo, as horas de trabalho extra e a baixa
disponibilidade de produção. Esse tipo de manutenção dificilmente posicionará as
indústrias num patamar mais alto de competitividade.
9.1.1. Manutenção Corretiva Não Planejada
Corrige a falha aleatoriamente. É a atuação da manutenção após o fato ocorrido,
seja uma quebra ou desempenho abaixo do padrão. É o método mais caro de
gerenciamento de manutenção, pois envolvem custos com a perda de produção e
qualidade do produto e altos custos indiretos. Poucas plantas industriais utilizam esse
método unicamente.
9.1.2. Manutenção Corretiva Planejada
Esse tipo de manutenção ocorre quando há uma falha ou um desempenho menor
que o esperado. Representa mais economia, segurança e agilidade porque atua segundo
um acompanhamento preditivo, detectivo e com isso a decisão de deixar o equipamento
funcionar até quebrar pode ser feita com maior tranqüilidade.
9.2. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Esse tipo de manutenção tem a característica de intervir nos equipamentos
periodicamente. É feito uma análise da vida útil das máquinas e seus componentes, com
base nisso, determina-se o tempo das trocas antes que aconteça a falha ou quebra. Esse
tempo é determinado estatisticamente pela Curva do Tempo Médio entre Falhas
(CTMF) ou curva da “banheira”.
A aplicação da manutenção preventiva pode variar desde lubrificações e ajustes
menores a grandes reparos e recondicionamentos dos equipamentos. É importante
observar que o desgaste do equipamento é influenciado pelo tipo de trabalho que ele
realiza e pelo ambiente no qual está inserido.
Nesse tipo de manutenção, as intervenções têm previsão, preparação,
programação e controle. Ou seja, são planejadas. As rotinas de manutenção preventiva
englobam:
- Lubrificação;
- Inspeções com máquina parada e em operação;
- Ajuste ou troca de componentes em períodos pré-determinados;
- Revisão de garantia;
- Cuidados com transporte e armazenamento;
- Reparos de defeitos detectados pela inspeção.
A equipe de manutenção preventiva não admite que a falha ocorra, ao contrário
da manutenção corretiva. Ela trabalha para prevenir a ocorrência de falhas.
Normalmente, a utilização desse tipo de manutenção é considerada quando a reposição
é rápida e simples, as falhas podem acarretar grandes prejuízos à linha de produção e
altos custos ou riscos à segurança operacional e pessoal.
A manutenção preventiva proporciona um conhecimento prévio das ações,
permitindo uma boa condição de gerenciamento das atividades e nivelamento de
recursos, além de previsibilidade de consumo de materiais e sobressalentes, Kardec e
Nascif (2007). Mas também pode ocorrer a retirada dos equipamentos para execução
dos serviços programados antes de se alcançar a vida útil máxima dos mesmos, porque a
tendência é que se tenham intervalos conservadores para as trocas.
9.3. MANUTENÇÃO PRODUTIVA TOTAL
Iniciou no Japão, sendo considerada a evolução da manutenção corretiva para a
preventiva. Foi aperfeiçoada pelo Japan Institute of Plant Maintenance - JIPM à partir
de 1970 na Nippon Denso, grupo Toyota.
Consiste em um sistema de gestão abrangente, transformador dos modelos
tradicionais de administração e que busca a eliminar continuamente as perdas, obtendo
assim a evolução permanente da estrutura empresarial, pelo constante aperfeiçoamento
das pessoas, dos meios de produção e da qualidade dos produtos e serviços.
TPM apoia-se na mudança cultural, sistemas para prevenção de perdas
associadas aos equipamentos e local de trabalho, envolvimento de todas as áreas da
empresa, envolvimento de todos em atividades de melhoria contínua, educação e
treinamento.
O método tem como foco evitar defeitos de qualidade provocados pelo desgaste
e mau funcionamento dos equipamentos, isso considerando que os maiores
conhecedores, ou seja, aqueles que utilizam os equipamentos devem contribuir nos
reparos e modificações - daí se tem o Programa de Manutenção Autônoma.
A Manutenção Autônoma busca a melhoria da eficiência dos equipamentos,
desenvolvendo a capacidade dos operadores para a execução de pequenos reparos e
inspeções, mantendo o processo de acordo com padrões estabelecidos, antecipando-se
aos problemas potenciais, além de estreitar a distância que existe entre as equipes de
operação e manutenção.
Os possíveis ganhos com a implantação desse programa são:
- Aumento da qualidade das informações;
- Redução do tempo de manutenção
- Aumento do índice de identificação das falhas.
Os equipamentos estão sujeitos à perdas e para melhorar seu rendimento é
preciso reconhecer, medir e eliminá-las. As perdas são classificadas como:
- Avarias: quebras devido a falhas do equipamento;
- Preparativos e ajustes: setup e ajustes de linha;
- Operação ociosa e paradas menores;
- Redução de velocidade de operação;
- Defeitos de qualidade e retrabalho;
- Arranque: perdas de rendimento.
9.4. MANUTENÇÃO PREDITIVA
É o aperfeiçoamento da manutenção preventiva, baseado no real conhecimento
das condições da máquina, equipamento ou componente. É conhecida também como
manutenção por condição.
Reúne atividades sistemáticas de acompanhamento dos parâmetros de condição
da performance ou desempenho dos equipamentos, a fim de identificar a necessidade de
intervenção para reparo pouco antes da falha. Essa manutenção nasceu da uma
constatação de que muitos componentes ainda em bom estado são trocados nas
intervenções de preventiva. Seu objetivo é prevenir falhas nos equipamentos e permitir
a operação contínua pelo maior tempo possível, diminuindo assim as intervenções
preventivas e corretivas.
A manutenção preditiva é a primeira quebra de paradigma na Manutenção e
tanto mais se intensifica, quanto mais o conhecimento tecnológico desenvolve
equipamentos que permitam avaliação confiável das instalações e sistemas operacionais
em funcionamento, Kardec e Nascif (2007).
O monitoramento dos equipamentos sem que haja a parada de operação e, com
isso, também não ocorre perda de produção. Os benefícios da manutenção preditiva são:
- Aumento da segurança operacional e disponibilidade dos equipamentos, com
redução dos riscos de acidentes e interrupções inesperadas de produção;
- Diminuição dos custos e prazos das intervenções, através do conhecimento
antecipado dos defeitos a serem corrigidos;
- Redução das quebras de equipamentos em operação, que provocam danos
secundários em muitos componentes;
- Eliminação das trocas de componentes e das intervenções preventivas
desnecessárias.
A aplicação de técnicas de manutenção preditiva em plantas industriais reduz 2/3
de prejuízos com paradas inesperadas e 1/3 de gastos com manutenção.
Além da aquisição dos equipamentos para diagnósticos, é imprescindível que a
mão-de-obra que será responsável pela manutenção, diagnóstico e análise, seja
altamente qualificada. Medir sem analisar torna o trabalho incompleto e os benefícios
esperados não serão alcançados.
Uma das maiores dificuldades em iniciar a aplicação da manutenção preditiva é
exatamente: por onde começar? Por isso é importante que seja feito um estudo das
condições básicas para aplicar a manutenção preditiva. Essas condições são:
- As falhas devem ser oriundas de causas que possam ser monitoradas e ter sua
progressão acompanhada;
- O equipamento, sistema ou instalação devem permitir algum tipo de
monitoramento/ medição;
- O equipamento, sistema ou instalação devem merecer esse tipo de ação, em
função dos custos envolvidos;
- Seja estabelecido um programa de acompanhamento, análise e diagnóstico
sistematizados.
Depois de verificado as condições básicas, fazer uma análise de onde está a
maior perda do equipamento que se deseja monitorar. Assim, define-se a tecnologia
(instrumentos, softwares e acessórios), a estratégia (execução própria, terceirizada ou
mista), a capacitação (treinamento e desenvolvimento contínuo) e finalmente, a gestão
do processo preditivo.
A manutenção preditiva é uma filosofia ou atitude que usa a condição
operacional real do equipamento e sistemas da planta industrial para otimizar a operação
total da planta industrial, Almeida (2008). Com base nisso, busca-se uma melhora na
produtividade, qualidade do produto, lucro, e na efetividade global dos processos
industriais de manufatura e de produção.
Numa planta industrial, possivelmente será utilizada mais de uma técnica a fim
de que se tenha um programa de manutenção preditiva total que oriente de forma
confiável na tomada de decisões.
9.5. MANUTENÇÃO CENTRADA NA CONFIABILIDADE
Seus conceitos iniciaram-se em 1960 na indústria aeronáutica com a certificação
do Boeing 747 pela Federal Aviation Authority (FAA).
O objetivo da Manutenção Centrada na Confiabilidade (MCC), ou Reability
Centred Maintenance (RCM), é estabelecer melhores políticas para gerenciar as funções
dos ativos e a consequência de suas falhas, ou seja, o foco do programa são as funções
mais importantes do equipamento e o que os usuários esperam que ele faça. Para
combater os altos custos passou-se a planejar e controlar as atividades de manutenção a
fim de aumentar a vida útil dos equipamentos e garantir a confiabilidade e a segurança
operacional.
Para alcançar os resultados da MCC ela segue os seguintes passos:
- Identificar os modos de falha que afetam a função dos equipamentos;
- Determinar a importância de cada falha funcional à partir de seu modo de
falha;
- Selecionar as tarefas aplicáveis e efetivas na prevenção das falhas funcionais;
Como a MCC é um processo utilizado para determinar a função do ativo, é
preciso que esse seja definido, dessa forma pode-se identificar políticas de
gerenciamento de falhas. Definir o sistema ou ativo consiste em delimitar o nível de
detalhe para as análises, sistemas e sub-sistemas, questionando sobre as funções e os
padrões de desempenho que serão aceitáveis, bem como o contexto operacional, causa
da falha e suas consequências, prevenção e o fazer caso não se encontre medidas
preventivas para bloquear a falha. Então, o principal objetivo da MCC é aumentar a
confiabilidade do ativo.
Confiabilidade é a probabilidade de que um componente ou sistema funcionando
dentro dos limites especificados de projeto, não falhe durante o período de tempo
previsto para a sua vida, dentro das condições de agressividade ao meio, Lafraia (2001).
Basicamente, a metodologia consiste em identificar os modos de falha que
afetam a função do ativo, determinar a importância de cada falha funcional à partir de
seus modos de falha e por fim, selecionar as tarefas aplicáveis e efetivas na prevenção
das falhas funcionais.
Espera-se com a MCC resultados como aumento de segurança, melhoria no
desempenho do ativo, maior efetividade do custo da manutenção, aumento da vida útil
dos itens físicos mais caros, criação de banco de dados.
Algumas definições são de suma importância para desenvolvimento do projeto.
São elas:
- Funções: aquilo para qual se destina. Pode ser principal ou secundária, sendo
primordial que a MCC garanta o desempenho mínimo da função principal.
- Padrões de desempenho: o ativo deve ser capaz de produzir mais que o padrão
mínimo de desempenho esperado pelo cliente.
- Contexto Operacional: diz-se das condições na qual o ativo irá operar,
exemplo, turno de trabalho, tempo de reparo, etc.
- Falhas funcionais e potenciais: a funcional trata-se da perda da função
específica do ativo, porém considerando que muitas das falhas não acontecem
repentinamente, tem-se a falha potencial que é a condição identificável de que a falha
funcional pode ocorrer a qualquer instante, ou seja, o ponto onde o ativo inicia a perda
do seu desempenho.
Figura 37. Falha Potencial x Falha Funcional
- Modos de falha: eventos que provocam a perda parcial ou total da função do
ativo, exemplos: fraturas, desalinhamento, desgastes, má montagem, entre outros.
Os passos a serem seguidos na metodologia da Manutenção Centrada na
Confiabilidade são:
1) Conhecer o sistema;
2) Destacar as funções do sistema;
3) Para cada função, relacionar as possíveis falhas;
4) Para cada falha, avaliar os modos de falha, os efeitos e consequências;
5) Relacionar as possíveis atividades de manutenção;
6) Definir a periodicidade das atividades;
7) Avaliar a efetividade das atividades.
Baseado nas informações citadas é necessário que se faça uma avaliação da
importância do componente para desempenhar as funções do ativo, considerando as
condições operacionais de seus componentes. Para tanto se tem a Avaliação de
Criticidade.
9.5.1. Avaliação de Criticidade
Figura 38.. Modelo para Hierarquização Componentes Críticos. (Fonte: Sucena - 2002)
Conhecimento do sistema (1° passo): definição dos objetivos e metas
operacionais do sistema sob análise contemplando suas importâncias ambiental e social.
Decomposição do sistema (2° passo): decomposição e definição de cada um de
seus subsistemas e respectivos componentes, com suas características técnicas e
operacionais. Caracterização das possíveis falhas, suas consequências ou severidades e
probabilidades de ocorrência e detecção das mesmas.
Figura 39. Diagramação Hierarquizada - 3° passo. (Fonte: curso professor Sucena)
Determinação
minação dos pesos (4° passo): analisa-se
se o diagrama hierarquizado a fim de
se identificar o ramo com maior número de níveis. E da-se
da se os pesos segundo as tabelas
de Peso de Severidade de Falha (PSF), Peso da Probabilidade de Ocorrência da Falha
(PPOF) e o Peso da Probabilidade de Detecção da Falha (PPDF).
Figura 40. Exemplifica o ramo a ser analisado. (Fonte: curso professor Sucena)
Tabela 4 - Classificação para pesos de Severidade
Classificação
Nenhuma
Leve
Baixa
Moderada
Média
Severidade
A falha não tem efeito real no sistema não afetando o usuário
A falha causa leves transtornos ao cliente não afetando o nível de
serviço do sistema
A falha causa pequenos transtornos ao cliente afetando pouco o
nível de serviço do sistema
A falha causa relevantes transtornos ao cliente afetando o nível
de serviço do sistema
A falha causa relevantes transtornos ao cliente deixando-o
deixando
PSF
1
2
3
4
5
Média/Alta
Alta
Muito Alta
Altíssima
Grave
desconfortável, degradando o nível de serviço do sistema.
A falha causa irritação ao cliente deteriorando sensivelmente o
nível de serviço
A falha causa alto grau de insatisfação ao cliente devido ao nível
de deterioração do nível de serviço. Não envolve riscos à
segurança dos usuários nem descumprimento dos requisitos
legais
A falha envolve alto risco à segurança dos equipamentos e leve
risco à segurança dos usuários, não causando descumprimento de
requisitos legais.
A falha envolve alto risco à segurança operacional e dos usuários
causando descumprimento legal de requisitos legais.
A falha promove acidente com graves proporções
6
7
8
9
10
Tabela 5 - Classificação para pesos de Probabilidade de Ocorrência
Classificação da Probabilidade de
Ocorrência
Remota
A falha é improvável
Baixa
Moderada
Alta
Muito Alta
Taxa de Falhas
<1 falha em 106.000 horas
1 falha entre 106.000 e 20.000 horas
Poucas falhas
1 falha entre 20.000 e 4.000 horas
1 falha entre 4.000 e 1.000 horas
Falhas ocasionais
1 falha entre 1.000 e 400 horas
1 falha entre 400 e 80 horas
1 falha entre 80 e 40 horas
Falhas repetitivas
1 falha entre 40 e 20 horas
1 falha entre 40 e 8 horas
Falhas quase inevitáveis
1 falha entre 8 e 2 horas
PPOF
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tabela 6 - Classificação para pesos de Probabilidade de Detecção
Classificação da Probabilidade de Detecção
A falha é detectada durante o projeto, fabricação, montagem
Muito Alta
ou na operação.
A falha é detectada durante a fabricação, montagem ou na
Alta
operação.
A falha é detectada pela montagem ou pelos processos de
Média/Alta
controle na operação.
Moderada
A falha é detectada pelos processos de controle na operação
Média
Existe 50% de chance da falha ser detectada na operação.
Há possibilidade de detecção da falha pelos processos de
Média/Baixa
controle na operação
Há alguma possibilidade de detecção da falha pelos processos
Baixa
de controle operacionais
É improvável a detecção da falha pelos processos de controle
Muito Baixa
na Operação
Os sistemas de controle na operação não estão apropriados
Baixíssima
para detecção da falha
Não detectável A falha não será detectada com certeza
PPDF
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Cálculo dos IR’s (5° passo): IR = PSF x PPOF x PPDF
Tabela 7 - Exemplo de descrição dos componentes classificados pelos seus pesos
Nível
2
X
Nível
3
Nível
4
X
X
X
X
X
X
X
Descrição dos componentes
Subsistema 3
Área 3.1
Subárea 3.1.1
Subárea 3.1.2
Área 3.2
Subárea 3.2.1
Subárea 3.2.2
Subárea 3.2.3
PSF PPOF PPDF
IR
10
6
3
2
1
1
30
12
5
10
3
2
2
8
2
2
4
20
40
96
Alocação do máximo IR ao nível imediatamente superior correspondente (6°
passo).
Figura 41. Representação do 6° passo. (Fonte: curso professor Sucena)
Tabela 8 - Alocação do peso máximo do IR ao nível imediatamente superior
Nível
2
X
Nível
3
Nível
4
X
X
X
X
X
X
X
Descrição dos componentes
Subsistema 3
Área 3.1
Subárea 3.1.1
Subárea 3.1.2
Área 3.2
Subárea 3.2.1
Subárea 3.2.2
Subárea 3.2.3
PSF PPOF PPDF
10
6
3
2
1
1
5
10
3
2
2
8
2
2
4
IR
96
30
30
12
96
20
40
96
Tabela 9 - Identificação dos componentes do subsistema crítico (7° e 8° passos)
Descrição dos componentes dos componentes do subsistema 3 (IR = 96)
Subárea 3.2.3
Subárea 3.2.2
IR
96
40
Subárea 3.1.1
Subárea 3.2.1
Subárea 3.1.2
30
20
12
10. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO
O Grupo de Análise de Falhas (GAF) - RJ foi piloto para testar a metodologia da
MCC. Para desenvolver esse trabalho foi analisado o histórico de falhas das
locomotivas da Frota RJ.
Foi desenvolvida a Análise de Criticidade considerando a locomotiva como o
sistema de análise, sem diferir pelas particularidades de cada modelo e aplicada a
metodologia da Manutenção Centrada na Confiabilidade.
A frota de locomotivas do Rio de Janeiro contempla 161 máquinas que são
utilizadas para transporte de produtos e para serviços de manutenção de via,
respectivamente, produção e serviço. Na MRS esses ativos são divididos em grupos de
1 à 10, dos quais os de 7 à 10 são destinados à clientes chaves e possuem as locomotivas
com maior capacidade de transporte.
10.1. LEVANTAMENTO DE DADOS
Utilizado a base de dados que é alimentada pelas informações do Discoverer e
CMRo. Dessa forma foram buscados desde maio/11 quais os componentes que mais
apresentaram falhas. Essa base de dado faz parte da análise do peso da probabilidade de
ocorrência, passo 4.
Gráfico 3. Relação dos componentes que apresentaram falhas.
10.2. AVALIAÇÃO DE CRITICIDADE - PASSOS 1 e 2
Para essa avaliação foi considerada a locomotiva como o sistema de estudo,
abrangendo o escopo
opo de maneira generalista - subsistemas: elétrico, mecânico,
pneumático e truques, plataformas e engates. Esses já foram descritos no item 8.
Com a análise do levantamento de dados, junto às informações do item 8,
conclui-se os passos 1 - Conhecimento do Sistema, e 2 - Decomposição do sistema.
Figura 43. Representação do sistema e subsistema analisado.
10.3. PASSO 3 - DIAGRAMAÇÃO HIERARQUIZADA
Figura 44. Diagramação do sistema.
10.4. PASSOS: 4 - DETERMINAÇÃO DOS PESOS, 5 - CÁLCULO DOS IR’s, 6 -
ALOCAÇÃO DO MÁXIMO IR AO NÍVEL SUPERIOR
Tabela 10 - Sistema locomotiva e seus subsistemas
10.5. PASSO 1 - MCC - CONHECER O SISTEMA
Depois da análise do levantamento de dados junto à avaliação de criticidade, foi
aplicada, então, a metodologia da Manutenção Centrada na Confiabilidade. Como os
passos já foram descritos no item 9.5, será apresentado somente os resultados de cada
passo para o componente crítico em estudo.
PASSO 1: CONHECER O SISTEMA
SISTEMA
DESCRIÇÃO
DESENHO FUNCIONAL
BATERIA
O conjunto de baterias fornece corrente para o circuito de baixa
tensão quando o motor diesel não está funcionando. Então, é esse
conjunto que fornece corrente no ato da partida da locomotiva.
Problemas nesse sistema pode ocasionar atrasos na circulação
INFLUÊNCIAS NA
decorrente da demora na partida da locomotiva e impactar também
OPERAÇÃO
no THP (Trem Hora Parado).
INTERFACE COM
Motor diesel não parte.
OUTROS SISTEMAS
Figura 45. Passo 1 da MCC para bateria.
10.6. DESTACAR FUNÇÕES DO SISTEMA - PASSO 2 MCC
As funções do sistema analisado são:
- Enviar corrente para partida do motor diesel;
- Alimentar circuito de baixa tensão quando o MD desligado.
Tabela 11 – Destaque para funções do sistema bateria
PASSO 2: DESTACAR FUNÇÕES DO SISTEMA
CATEGORIA
FUNÇÃO
ENVIAR CORRENTE PARA
PARTIDA DO MOTOR
DIESEL
ALIMENTAR CIRCUITO DE
BAIXA TENSÃO QUANDO
MD DESLIGADO
PESOS: DE 1 A 10 ( 1 - MENOR IMPACTO)
PRINCIPAL SECUNDÁRIA AUXILIAR SUPÉRFLUA SEGURANÇA PESSOAL MEIO AMBIENTE OPERAÇÃO ECONOMIA PESO FINAL
X
X
1
1
8
7
56
1
1
3
2
6
10.7. RELACIONAR AS POSSÍVEIS FALHAS - PASSO 3 MCC
O conjunto de baterias pode apresentar as seguintes falhas:
- Bateria sem carga;
- Nível baixo de água;
- Baixa densidade da solução;
- Campos rompidos;
- Mau contato nos conectores.
Tabela 12 - Relação das possíveis falhas para sistema bateria.
PASSO 3: PARA CADA FUNÇÃO RELACIONAR AS POSSÍVEIS FALHAS
FUNÇÃO
CLASSIFICAÇÃO DA FALHA
FUNCIONAL
POTENCIAL
EVIDENTE OCULTA MULTIPLA
FALHAS
BATERIA SEM CARGA
ENVIAR CORRENTE PARA
PARTIDA DO MOTOR
DIESEL
x
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
x
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
x
CABOS ROMPIDOS
X
MAU CONTATO NOS CONECTORES
X
BATERIA SEM CARGA
ALIMENTAR CIRCUITO DE
BAIXA TENSÃO QUANDO
MD DESLIGADO
x
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
x
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
x
CABOS ROMPIDOS
X
MAU CONTATO NOS CONECTORES
X
10.8. AVALIAR MODOS DE FALHA, EFEITOS E CONSEQUÊNCIAS - PASSO 4
Tabela 13 - Relação dos modos de falha, efeitos e consequências
PASSO 4: PARA CADA FALHA, AVALIAR OS MODOS DE FALHA, EFEITOS E CONSEQUÊNCIAS
FALHAS
BATERIA SEM CARGA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
MOTOR DIESEL NÃO PARTE
x
ENVIAR
CORRENTE PARA
PARTIDA DO
MOTOR DIESEL
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
DIFICULDADE NA PARTIDA DO MD
x
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
DIFICULDADE NA PARTIDA DO MD
x
x
CABOS ROMPIDOS
INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
MOTOR DIESEL NÃO PARTE
x
x
MAU CONTATO NOS CONECTORES INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
ALIMENTAR
CIRCUITO DE
BAIXA TENSÃO
QUANDO MD
DESLIGADO
10.9.
MODOS DE FALHA
DESCRIÇÃO DOS EFEITOS
CONSEQUÊNCIAS: CLASSIFICAR IMPACTO
MEIO
NIVEL DE
DIFICULDADE
ECONOMIA
AMBIENTE SERVIÇO
DE REPARO
FUNÇÃO
SEGURANÇA
x
MOTOR DIESEL NÃO PARTE
x
BATERIA SEM CARGA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
EQUIPAMENTOS DE BORDO INOPERANTES
x
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
FALHAS NO FUNCIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS DE BORDO
x
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
FALHAS NO FUNCIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS DE BORDO
x
x
CABOS ROMPIDOS
INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
EQUIPAMENTOS DE BORDO INOPERANTES
x
x
MAU CONTATO NOS CONECTORES INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
EQUIPAMENTOS DE BORDO INOPERANTES
x
PASSO
5
-
RELACIONAR
AS
PRINCIPAIS
MANUTENÇÃO E DEFINIR SUA PERIODICIDADE
ATIVIDADES
x
DE
Tabela 14 - Atividades de manutenção e periodicidades
PASSOS 5 e 6: RELACIONAR AS POSSÍVEIS ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO - DEFINIR PERIODICIDADE
FUNÇÃO
FALHAS
MODOS DE FALHA
BATERIA SEM CARGA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO COM VOLTÍMETRO
Mensal
ENVIAR
CORRENTE
PARA PARTIDA
DO MOTOR
DIESEL
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO VISUAL EM OFICINAS E PÁTIOS
Semanal
PERIODICIDADE
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO COM DENSÍMETRO
Mensal
CABOS ROMPIDOS
INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
INPEÇÃO EM OFICINAS - VISUAL E TERMOGRAFIA
Mensal
TERMOGRAFIA
Mensal
MAU CONTATO NOS CONECTORES INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
ALIMENTAR
CIRCUITO DE
BAIXA TENSÃO
QUANDO MD
DESLIGADO
ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO
BATERIA SEM CARGA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO COM VOLTÍMETRO
Mensal
NÍVEL BAIXO DE ÁGUA
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO VISUAL EM OFICINAS E PÁTIOS
Semanal
BAIXA DENSIDADE DA SOLUÇÃO
INDICAÇÃO DE CARGA BAIXA NA IHM
INSPEÇÃO COM DENSÍMETRO
Mensal
CABOS ROMPIDOS
INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
INPEÇÃO EM OFICINAS - VISUAL E TERMOGRAFIA
Mensal
TERMOGRAFIA
Mensal
MAU CONTATO NOS CONECTORES INDICAÇÃO DE TENSÃO ZERO NA IHM
11. CONCLUSÃO
O trabalho apresentou uma metodologia que busca não só resolver ocorrências
pontuais para bloquear a falha, mas sim investir em uma sistemática para análise. Tratase de uma metodologia útil e amigável, porém se os conceitos não forem bem
difundidos é possível tornar essa metodologia simples em algo complexo e difícil de se
implantar. O coordenador da MCC deve ter seus conceitos bem entendidos para que seja
possível conduzir o processo de maneira clara e objetiva.
Para implantação dessa metodologia é necessário mudança cultural, o que muita
das vezes pode ser um processo moroso. Nesse estudo foi observado que a grande
dificuldade para difundir essa metodologia trata-se exatamente dessa mudança de
cultura das pessoas que trabalham no GAF - RJ.
É importante ressaltar que equipe que trabalhará com Manutenção Centrada na
Confiabilidade deve ser estruturada para obedecer a rotina que o programa exige e não
utilizá-lo apenas para situações esporádicas, pois do contrário pode-se perder boas
oportunidades de agir. Considerando ainda que há uma grande dispersão dessas falhas,
faz-se de suma importância essa análise constante.
Como continuidade desse trabalho sugere-se a verificação da efetividade das
ações, ou seja, o passo 7 da metodologia, bem como a análise qualitativa e quantitativa.
12. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
SHIMURA, Wilson Tadashi. Material Rodante - Fundamentos - Curso de
Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas - IME
SUCENA, Marcelo. Engenharia de Manutenção - Curso de Especialização em
Transporte Ferroviário de Cargas – IME
DORNELAS, João e OLIVEIR, Cássio Eduardo. Material Rodante - Locomotivas Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas - IME
HAMAOKA, Ricardo Eiji e SILCA, Paulo Afonso Lopes. Otimização de Sistemas
Logísticos: Metodologia Aplicada à Unidade de Manutenção de Aviação do Exército
Brasileiro. Instituto Militar de Engenharia - Departamento de Engenharia de Sistemas,
2000,
Disponível
em
http://www.ipanema.ime.eb.br/RelTec/2000/Rt052-00.pdf,
Capturado em 17/07/2002.
LAFRAIA, João Ricardo Barusso. Manual de Confiabilidade, Mantenabilidade e
Disponibilidade. 374 pgs, Editora Qualitymark, ISBN 85-7303-294-4, Rio de Janeiro,
2001.
PINTO, Alan Kardec; XAVIER, Júlio Aquino Nascif. Manutenção Função estratégica.
2ª edição. Rio de Janeiro: Qualitymark Ed., 2001.
COMITTI, Alexandre. Porque investir em Manutenção Preditiva. Mecatrônica Atual nº 16. 2004.
ALMEIDA, Marcio Tadeu. Manutenção preditiva: confiabilidade e qualidade, 2008.