UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
LUCAS TOLEDO DE AGUIAR
INSPEÇÃO DE VIA PERMANENTE: UM FATOR DETERMINANTE NO
PROCESSO DE DIRECIONAMENTO DA MANUTENÇÃO FERROVIÁRIA
JUIZ DE FORA
2011
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inspeção de via permanente, Teses (TCC) de Metodologia
O trabalho em questão vai mostrar o processo de direcionamento das manutenções ferroviárias como fator determinante do aumento de produtividade no transporte de cargas, através da determinação dos locais críticos para manutenção.
Tipologia: Teses (TCC)
2019
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
LUCAS TOLEDO DE AGUIAR
INSPEÇÃO DE VIA PERMANENTE: UM FATOR DETERMINANTE NO
PROCESSO DE DIRECIONAMENTO DA MANUTENÇÃO FERROVIÁRIA
JUIZ DE FORA
LUCAS TOLEDO DE AGUIAR
INSPEÇÃO DE VIA PERMANENTE: UM FATOR DETERMINANTE NO
PROCESSO DE DIRECIONAMENTO DA MANUTENÇÃO FERROVIÁRIA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Faculdade de Engenharia da Universidade Federal de Juiz de Fora, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Produção.
Orientador: DSc, Marcos Martins Borges
JUIZ DE FORA
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais, Eveline e Adilson, pela torcida e pelo apoio incondicional em todos os momentos. À minha namorada Isis, pelo carinho, dedicação e companheirismo demonstrados em todos esses anos, sem os quais não teria conseguido. À minha tia Neli, pela força e pelo suporte incessante, nos momentos mais delicados e difíceis dessa trajetória. Aos velhos amigos, Lima, Roberto e Renhe, por todos os momentos que vivemos antes e durante a faculdade, e que certamente ainda viveremos. Aos novos amigos, Giuseppe e Thiago, por terem compartilhado os melhores e os piores momentos no decorrer do curso e por se mostrarem companheiros para a vida inteira. À minha madrinha Eriméa, pelas orações e pelo acompanhamento desde os primeiros passos até aqui. À minha prima Luciana, por se mostrar uma segunda mãe em diversos momentos. Á Fabiana, pelos ensinamentos dedicados e pela oportunidade oferecida. Ao Alexandro, pela confiança demonstrada e pela compreensão nessa fase final.
RESUMO
O trabalho em questão vai mostrar o processo de direcionamento das manutenções ferroviárias como fator determinante do aumento de produtividade no transporte de cargas, através da determinação dos locais críticos para manutenção. Analisando as inspeções realizadas na modalidade de transporte e comparando-as com as definições teóricas, visa-se comprovar a importância da superestrutura ferroviária no que diz respeito à segurança e propor soluções que garantam a disponibilidade da linha férrea. Com intuito de reduzir os impactos causados pela baixa confiabilidade da via permanente, por razões de desgastes naturais e fadiga, o estudo vai mostrar a importância da manutenção no processo de operação ferroviária. De maneira integrada, a análise dos defeitos causados na linha férrea e a realização dos processos de correção são fatores determinantes para um processo logístico de qualidade, com baixo índice de intervenção para manutenção e alta produtividade. De acordo com as características de cada trecho ferroviário é possível analisar os efeitos causados pelo alto volume de circulação de trens e, através dos processos de manutenção integrada, garantir que as condições sejam seguras e eficientes. Contudo, a garantia da alta disponibilidade da via permanente para utilização da operação ferroviária está ligada diretamente à qualidade da manutenção realizada na malha ferroviária.
Palavras-chave: manutenção, inspeção, disponibilidade.
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte FRA – Federal Railroad Association GFA – Gauge Face Angle GRMS – Gauge Restraint Measurement System NBR – Normas Brasileiras PPCM – Planejamento, Programação e Controle de Manutenção
SUMÁRIO
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1. INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O mundo dispõe de diversos meios de transporte. Os mais utilizados são o rodoviário, o ferroviário, o aéreo, o fluvial e o marítimo. A viabilidade de utilização dessas diversas modalidades depende das características e exigências do material a ser transportado, da distância a ser percorrida, do tempo máximo em que este material suporta manter-se em trânsito e outros fatores. O transporte ferroviário, modalidade de transporte abordada nesse estudo, deu seus primeiros passos quando em 1803, o engenheiro inglês Richard Trevithick construiu um veículo a vapor similar a uma locomotiva, que pesava 5 toneladas e atingia uma velocidade de 5 km/h. Porém, o verdadeiro criador da tração a vapor em estrada de ferro foi o também engenheiro inglês George Stephenson, que compreendeu o princípio de aderência de rodas lisas sobre uma superfície também lisa, os trilhos de ferro. A partir de 1840, houve uma expansão explosiva da construção ferroviária na Inglaterra, fundamental para o crescimento tecnológico que consolidou esse país como potência econômica mundial. A distribuição de mercadorias foi facilitada, pois os trens transportavam cargas pesadas a longas distâncias e por fretes reduzidos, já que possuíam uma capacidade de carga maior do que as existentes até então. O sucesso dessa modalidade na Inglaterra despertou o interesse do governo imperial brasileiro, que a partir de então passou a incentivar a construção de ferrovias por todo o país. E foi no período entre as duas grandes guerras mundiais que ocorreu o desenvolvimento da tração a diesel, prenunciando-se a substituição da locomotiva a vapor. A expansão do capitalismo iniciada nesse período mantém sua força até os dias atuais, exigindo cada vez mais dessa modalidade de transporte. Com a eminente retomada de crescimento do mercado brasileiro pós crise, surge a necessidade se transportar grandes volumes de cargas com maior eficiência. Um fator determinante dessa eficiência é qualidade da linha através da qual se está circulando, já que esta, entre outros fatores, determina a velocidade máxima autorizada para a circulação das composições ferroviárias. E a partir dessa premissa introduz-se um estudo sobre o processo de direcionamento das manutenções em via permanente que garante a condição geométrica ideal, realizado pelas equipes de manutenção da MRS Logística SA.
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1.2 JUSTIFICATIVA
O alto custo de manutenção de estruturas ferroviárias é um fator que limita os investimentos aplicados nesse processo, podendo ser considerada inviável no curto prazo a substituição integral de componentes dessa estrutura. Porém através da determinação dos locais críticos e possível priorizar trechos onde o desgaste e as condições adversas se apresentem de maneira mais severa. Para que as condições seguras de circulação sejam mantidas e que não seja necessário reduzir a velocidade máxima autorizada, é preciso que os processos de manutenção sejam realizados de maneira eficiente e de acordo com as determinações prévias. Esse estudo se baseou na análise de trechos específicos da MRS Logística S.A e na determinação do locais para a realização desses procedimentos de manutenção, como forma de garantir que a linha esteja sempre em bom estado e que o ciclo produtivo da empresa seja cada vez mais eficiente. Assim sendo é possível reduzir de forma significativa os custos com manutenção de via permanente, além de prever tendências para a realização de futuras intervenções.
1.3 ESCOPO DO TRABALHO
O presente trabalho apresenta teoricamente conceitos relacionados a estrutura das linhas férreas existentes no Brasil, em especial no trecho sob concessão da MRS Logística SA, que liga os estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro e São Paulo. Por esses estados escoam grande parte da produção de mineiro extraído no país, além de produtos siderúrgicos e componentes agrícolas. Dado o alto volume transportado por essa empresa e as projeções de crescimento para os próximos anos, surge a necessidade de realização de procedimentos de manutenção, cada vez mais eficazes, que além de manterem as especificações técnicas dos ativos envolvidos, aparecem como forma de garantir a eficiência do transporte. Realizando um estudo nos pontos considerados chaves, por essa companhia, foi possível inferir o real papel dos procedimentos de manutenção no macro-processo de logística ferroviária.
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trecho especificado foi percorrido pelo equipamento de inspeção para que os dados fossem coletados e posteriormente trabalhados. O foco do estudo foi dado em trechos específicos da malha ferroviária pertencente a Rede Ferroviária Federal sob concessão por tempo determinado da MRS Logística S.A. Esta malha possui aproximadamente 1700 km de extensão e se estende por três estados distintos, Minas Gerais, Rio de Janeiro e São Paulo. Para fins de análise dos procedimentos de inspeção da via permanente foram selecionados os trechos considerados críticos para tal requisito além dos potenciais trechos definidos pela base histórica. Esses trechos estão localizados principalmente no estado do Rio de Janeiro, onde se encontra o trecho da malha ferroviária denominado Serra do Mar. Na montagem final do relatório foram abordados temas ferroviários de maneira geral, além do tema direcionamento da manutenção de forma específica, fazendo a análise dos materiais utilizados no processo e da eficiência que este proporciona, comparando-o com o modelo prático e destacando os benefícios produtivos que ele pode gerar.
1.7 ESTRUTURA DO TRABALHO
O primeiro capítulo conta com a descrição do trabalho em linhas gerais, de modo a explicitar o assunto e dimensiona-lo no tempo e no espaço. Com as considerações iniciais sobre o tema e o objetivo, é possível definir os principais aspectos do estudo, que são seguidos pelas justificativas e o escopo do trabalho. Com a definição da metodologia é possível determinar os passos a serem seguidos, além de como buscar respostas para comprovação das hipóteses. No segundo capítulo é realizada uma revisão bibliográfica, que baseada em publicações acerca do tema, expõe os mais diversos tipos de literaturas relacionadas ao conteúdo. De maneira específica, os aspectos e características das ferrovias brasileiras além dos conhecimentos já publicados sobre geometria de via permanente. O desenvolvimento do assunto foi realizado no terceiro capítulo para que no quarto fossem apresentados os resultados e que no quinto e último fosse possível discutir sobre as conclusões alcançadas.
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2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 MALHA FERROVIÁRIA
De acordo com o site do Departamento de Infra-Estrutura de Transporte (DNIT,
- o volume de investimentos federais em malhas ferroviárias foi reduzido drasticamente entre os anos de 1980 e 1992, o que comprova o fato de as ferrovias atuais não suportarem o volume de carga proposto para o transporte. Na tentativa de recuperar o tempo perdido, foram investidos 9,5 bilhões de reais na malha ferroviária brasileira entre 1997 e 2005, sendo 3, bilhões de reais apenas no último ano (CASTRO, 2010). Nesses investimentos estão incluídos os procedimentos de manutenção que garantem a segurança, a eficiência e confiabilidade da via permanente. Com o aumento da confiabilidade do módulo de via permanente, é possível elevar a velocidade máxima permitida por trecho, melhorando os fluxos de produção que escoam pela malha ferroviária. Além disso, esses procedimentos visam garantir um menor desgaste dos demais componentes envolvidos no processo, como trilhos e rodeiros. Através da realização de manutenção preventiva é possível garantir um aumento significativo na eficiência do transporte. Segundo Machado (2006), os defeitos de geometria em trilhos são considerados como um dois maiores problemas em superestrutura ferroviária e por isso devem ser tratados de maneira correta.
“O monitoramento dos parâmetros da geometria da via exige, antes de tudo, que se conheça a realidade do trecho estudado e todas as suas peculiaridades. A partir daí pode-se definir uma análise correta da qualidade dos componentes da superestrutura e da própria condição dos parâmetros geométricos. Cada um destes fatores está relacionado a um valor de tolerância definido de acordo com o trecho em questão de modo a garantir a qualidade da circulação, melhorar o planejamento da manutenção, diagnosticar o nível de degradação da via e dimensionar os serviços de correção geométrica dos trechos mais críticos.” (SILVA, 2006) Com a finalidade de garantir um procedimento adequado, é preciso conhecer os parâmetros de geometria da via permanente e os processos relacionados à manutenção de superestrutura ferroviária. Alguns desses parâmetros são: concordância em planta com curva de transição; superelevação e velocidade limite em curvas; raio mínimo; sobrecarga em curvas; superlargura; concordância vertical (AMARAL, 1957).
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2.2.2 LASTRO
Já o lastro, é o elemento da superestrutura ferroviária situado entre os dormentes e o sublastro, e pode ser composto por diversos materiais, tais quais terra, areia, cascalho, escórias e pedra britada. Este último material é o mais usado na composição dos lastros atuais, devido a sua resistência e principalmente a sua permeabilidade, que propicia o fácil nivelamento da linha através da socaria de lastro. Sua principal função é distribuir convenientemente sobre a plataforma (sublastro), os esforços resultantes das cargas dos veículos que ali trafegam, além de facilitar a drenagem da superestrutura (BRINA, 1979). Uma característica fundamental do lastro, a qualidade. Atualmente as empresas ferroviárias possuem normas bem claras quanto às especificações técnicas do lastro empregado em sua malha, porém tais normas relacionam o lastro empregado às condições de suporte da via, assim como é citado por diversos autores que correlacionam a altura de lastro com a pressão máxima admissível no subleito ferroviário (MACÊDO, 2009).
2.2.3 DORMENTES
Os dormentes por sua vez, servem como suporte para os trilhos além de permitirem sua fixação, de modo em que a distância entre os trilhos (bitola) seja invariável. Sua principal função, porém, é receber e transmitir ao lastro os esforços produzidos pelas cargas dos veículos. Para cumprir essa função é necessário que os dormentes possuam algumas características indispensáveis, como durabilidade, dimensões ideais para o apoio dos trilhos, facilidade de manuseio em caso de desnivelamento e rigidez que permita alguma elasticidade. Além disso, os dormentes devem garantir a estabilidade vertical, horizontal e longitudinal da via, amortecendo parcialmente as vibrações a que a superestrutura é submetida (PORTO, 2004). Os principais tipos de dormentes são: madeira, aço e concreto, sendo o de madeira o de maior utilização no sistema ferroviário brasileiro. Alguns dormentes de plásticos estão sendo testados, mas ainda não possuem uma representação expressiva. Os dormentes de madeira são mais resistentes quanto maior for a densidade da madeira utilizada, porém o custo desse material também é maior. As madeiras de lei mais utilizadas na fabricação de dormentes no Brasil são a aroeira, o ipê e o angico, que possuem grande durabilidade (15 a 20 anos) e resistência. O pinho e o eucalipto também são utilizados,
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apesar de terem sua durabilidade reduzida quando comparados aos primeiros. Em ambos os casos é necessário realizar um tratamento químico nos dormentes, que estende sua vida útil diminuindo a suscetibilidade ao apodrecimento, mesmo que este fato não atue diretamente no aumento de sua resistência. O dimensionamento dos dormentes é dado de acordo com a distância entre os trilhos (bitola)
Figura 2 – Dimensões de dormentes de madeira Fonte: Porto, 2004 Após a segunda guerra mundial, passou a ser empregado o uso de dormentes de concreto armado, monobloco, não protendido, porém esse rapidamente começou a apresentar fissuras próximas a seção central do dormente, com é ilustrado na figura a seguir:
Figura 3 – Dormente de concreto armado Fonte: Porto, 2004 Atualmente, os dois tipos de dormentes de concreto usados são os bi-blocos e os protendidos monoblocos, que apesar de terem uma resistência controlada, já que são feitos exclusivamente para cada local, perdem nos demais quesitos quando comparados aos de madeira.
Figura 4 – Dormente Bi-bloco Fonte: Porto, 2004