aplicaÇÃo do Índice de qualidade de via (iqt) no sistema
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APLICAÇÃO DO ÍNDICE DE QUALIDADE DE VIA (IQT) NO SISTEMA DE VIA
PERMANENTE DO METRÔ RIO
Alex Luiz Dutra da Silva (1)
Henrique Carou Costa (2)
RESUMO
Em consonância com as boas práticas de mercado e visando otimização dos
recursos aplicados na manutenção e determinando os passos para a
implantação do índice de qualidade de via, com gestão compartilhada pelas
áreas de engenharia de Via permanente, planejamento (PCM) e manutenção foi
escolhido um modelo de análise para direcionar e criterizar as atividades
corretivas do sistema de Via Permanente, priorizando assim não apenas a falha
pontual, mas sim a conjuntura dos eventos que possam causar o maior impacto
negativo para o sistema ferroviário.
1 Concessão Metroviária do Rio de Janeiro – Técnico Especialista
2 Concessão Metroviária do Rio de Janeiro – Engenheiro Sênior
1. Introdução
A necessidade por eficiência de custos com elevação da segurança
operacional motiva as entidades de pesquisa e a indústria a desenvolver técnicas
que permitam a otimização do processo produtivo. O caminho da manutenção
avaliada por métodos numéricos tem sido trilhado de modo a desenhar melhores
plantas, melhores processos e melhores estratégias de manutenção. Nesse
sentido a aplicação da técnica de análise colabora não apenas com a falha
pontual, mas sim com o produto entregue pela análise dos somatórios de todas
os desvios no trecho, permitindo priorizar manutenções com maior eficiência e
confiabilidade.
2. O sistema metroviário em estudo.
O metrô do Rio de Janeiro possui hoje cerca de 56km de vias duplas,
sendo 31km de vias sobre laje em concreto com dormentes e 25 km de via sobre
pedra britada. Além do sistema regular de metrô, existem as integrações entre
os modais em estações específicas, o que permite elevar o alcance do sistema
metroviário.
Figura 1 - Malha atual das linhas e principais integrações do Metrô.
(Fonte:www.rioigo.com)
3. O sistema de Via Permanente
O sistema metroviário do Rio de Janeiro possui três linhas principais, de
três sistemas básicos de infraestrutura diferentes, embora a bitola larga
(1600mm) seja adotada em toda a malha. A linha 1, em túnel, com trilhos
assentados sobre dormentes bibloco de concreto, os quais, envoltos em
galochas de elastômero são incrustados na laje de concreto que provê o suporte
para a superestrutura. Já a linha 2, é assentada a céu aberto, e possui
características construtivas tradicionais de assentamento sobre lastro de pedra
britada sob dormentes bibloco de concreto.
A linha 4 é similar ao trecho da linha 1 entre Botafogo e General Osório,
composto por laje e dormentes de concreto no sistema de blocos independentes,
dispensando cantoneiras bitoladoras.
Figura 2 - Linha em túnel sobre dormentes de concreto e radier
Figura 3 - Linha férrea a céu aberto, com lastro de pedras britadas.
A via permanente, um dos quatro pilares de importância primária na
estrutura do sistema operacional do Metrô é composta de grandes componentes
e vários equipamentos que são responsáveis pelas condições adequadas ao
tráfego das composições.
Com relação aos componentes, trilhos de rolamento, dormentes com
fixações, lastro, aparelhos de mudança de via e lubrificadores de trilhos e rodas
são os principais e que requerem maiores atenções, mas os aparelhos de
dilatação ou juntas de expansão, talas de junção, juntas isolantes, isoladas e
terceiros trilhos, apesar de mais simples, também são observados nas “rotas” do
programa de manutenção.
Figura 4 - Montagem tradicional da via permanente
Desde o início da operação comercial do Metrô-Rio, em nível de
manutenção da via permanente se trabalhou executando
inspeções/manutenções preventivas nas quais os períodos padrão, foram
estabelecidos em conformidade com os parâmetros preconizados nos
manuais/catálogos dos fabricantes e com base nos padrões estabelecidos por
ferrovias de tráfego similar.
Esta forma de atuação atendia perfeitamente a empresa, visto que o os
esforços aos quais os equipamentos eram submetidos têm poucas ou nenhumas
variações, ou seja; os carregamentos sobre as linhas são decorrentes da
passagem de um único tipo de trens que sofre, diariamente, as mesmas
variações de carregamento ao longo do horário operacional, além de considerar-
se que a marcha tipo (padrão de velocidades) é sempre a mesma.
Além das manutenções preventivas, as equipes executam manutenções
corretivas, sempre que uma falha de equipamentos/peças põe em
indisponibilidade uma via. No caso das linhas do Metrô, nunca coube a
comparação entre os custos de preventiva e corretiva, pois o “desgaste social”
jamais permitiria a parada de um trecho para correção de falhas, mesmo que a
intervenção fosse economicamente barata.
3.1. Dormentes
O dormente é o elemento da superestrutura ferroviária que tem a função
de receber e transmitir ao lastro e ao solo, os esforços produzidos pelas cargas
dos veículos, além de servir de suporte dos trilhos a ele fixado.
Figura 5 - Dormente monobloco
3.2. Lastro
Para disponibilizar uma via em perfeitas condições para o tráfego, o lastro
deve manter-se compacto e permitir uma perfeita drenagem da água proveniente
das chuvas para a camada inferior que é o sub-lastro e desta para os canais de
drenagem. Além disso, um lastro sem sustentabilidade provoca o afundamento
dos trilhos desalinhando-os e desnivelando-os.
Figura 6 - Lastro Laqueado.
3.3. Aparelhos de Mudança de Via
Os aparelhos de Mudança de Via, que são dispositivos formados por uma
região onde peças móveis chamadas de agulhas dão direção às rodas dos trens
e um núcleo central característico, permitem “desviar” os veículos ferroviários de
uma via para outra.
Figura 7 - Aparelho de mudança de via.
3.4. Lubrificadores de trilhos e frisos de rodas
Lubrificadores são equipamentos cuja finalidade é reduzir o coeficiente de
atrito em pontos da banda de rodagem dos trilhos e friso das rodas, com o
objetivo de reduzir o atrito no contato roda x trilho. Essa função irá elevar o nível
de segurança da operação do sistema e reduzir os desgastes dos componentes,
o que é traduzido em redução dos custos operacionais.
Figura 8 - Lubrificador fixo de via.
Nota: Atualmente a matriz de lubrificação utilizada no MetrôRio é a lubrificação
sólida embarcada. A utilização de lubrificadores fixos acontece atualmente
apenas em terminais, com a função única e exclusiva de proteção das agulhas
do AMV.
3.5. Trilhos de rolamento
O trilho é o elemento da superestrutura da via permanente que serve de
superfície de rolamento para as rodas dos veículos ferroviários. Seu perfil
tradicional, desenvolvido pelo engenheiro inglês Vignole que gerou o nome
mundialmente conhecido, em forma de duplo T é dividido em três partes onde a
superior de forma arredondada (boleto ou “bowl”) tem a finalidade de receber e
sustentar as cargas. A parte central, chamada alma é a garantia contra os
esforços de flexão e a base inferior, em forma de pata (patim, “pad” em inglês)
transmite de forma distribuída as cargas para os dormentes.
Para exercer a sua função de superfície de rolamento é necessário que o
trilho tenha dureza, tenacidade, elasticidade resistência à flexão. Para tal o
mesmo é fabricado em aço liga especial, podendo receber tratamento térmico
para melhorar suas qualidades.
Figura 9 - Perfil de trilho TR-57 e 60-E1.
3.6. Fixações
Os acessórios de fixação têm a função de manter o trilho fielmente preso ao
dormente, de forma a manter a bitola da via invariável, e também a estabilidade
do trilho, se dividem basicamente em três tipos de fixação:
• Rígidas - foi o primeiro tipo de fixação utilizado, seus componentes são o
prego de linha, tirefond e o retensor, que também é considerado acessório
de fixação rígida;
• Semielásticas possuem características tanto rígidas quanto elásticas,
chegou-se a este tipo de fixação após tentativas de alcançar uma fixação
totalmente elástica, seus exemplos são as fixações do tipo GEO e o prego
de linha elástico;
• Elásticas sua característica é manter uma pressão constante e equilibrada
sobre o patim do trilho em toda extensão da barra através de um grampo
elástico, restringindo sua movimentação transversal e longitudinal,
mesmo depois da vibração causada pela passagem de um trem, os tipos
mais usuais no Brasil são as fixações RN, deenik, pandrol e fast clip.
Figura 10 - Fixações de Via.
3.7. Geometria
A geometria da via permanente é um fator fundamental para o desempenho
de uma ferrovia, pois está correlacionada diretamente com a VMA (velocidade
máxima autorizada) da via, nela os aspectos altimétricos são analisados em
perfil, sendo o nivelamento longitudinal, e os aspectos planimétricos são
analisados em planta, sendo resumido ao alinhamento, nivelamento transversal,
bitola da via e superelevação (NABAIS, 2014).
Segundo Nabais (2014), cada ferrovia deve estabelecer os critérios e
tolerância para os defeitos de geometria de via seguindo as recomendações da
norma técnica em vigor, que no Brasil é representada pela Associação Brasileira
de Normas Técnicas NBR 16387 Via Férrea Classificação de Vias.
3.7.1. Bitola
Bitola da via permanente é a distância entre as duas faces internas dos
trilhos, medidas na transversal em relação às duas filas de trilhos a 16 mm abaixo
da superfície de rolamento do trilho, conforme demostrada na figura 11, sendo
as mais usuais (STEFFLER, 2013):
• Bitola métrica 1000 mm;
• Bitola standard 1435 mm;
• Bitola larga 1600 mm.
Figura 11 - Bitola.
3.7.2. Planimétrica - Curvas e Tangentes Horizontais
No traçado de uma estrada, as curvas são caracterizadas como elementos
geométricos implantados para concordância entre duas tangentes, compostas
basicamente de curva circular, sendo a parte da curva em que o raio se mantém
constante, e a parte da transição ou espiral, onde o raio varia do valor adotado
na curva circular até o infinito, já na ligação com as tangentes.
As tangentes na via permanente são caracterizadas como elementos de
ligação entre duas curvas, consideradas elemento geométrico com grau de
criticidade e complexidade inferior as das curvas, pois não possuem raio, sendo
assim o seu nivelamento transversal de projeto é considerado zero, pois não
estão sujeitas aos efeitos da força centrífuga.
3.7.3. Altimetria Curvas e Tangentes Verticais
Os elementos básicos da altimetria são as curvas e as tangentes vistas
em um plano vertical, onde as curvas são os elementos de concordância que
interligam duas tangentes, caracterizadas na via permanente como rampas
(FCA, 2009). De acordo com Steffler (2013), nas ferrovias de bitola métrica
encontradas no Brasil possuem rampas muito inclinadas chegando até 3,5% de
inclinação, o que influência diretamente na eficiência das ferrovias, enquanto
as de bitola larga, que são ferrovias mais novas, possuem inclinação máxima
de 4%.
3.7.4. Nivelamento Transversal
O nivelamento transversal é a diferença de altura entre dois trilhos
medidos em um mesmo ponto da via permanente, ocorrendo nas tangentes, e
quando em curvas é denominada superelevação. A superelevação em tangentes
não é necessária em qualquer via férrea que seja, pois em tangentes a força
centrífuga é nula, portanto, o nivelamento em tangentes deve ser parametrizado,
pois causa o efeito de sobre pressão no trilho mais baixo e subpressão no trilho
mais alto, que pode acarretar descarrilamento da roda.
3.7.5. Monitoramento da Geometria da Via Permanente
O monitoramento da geometria da via permanente nas ferrovias é
basicamente de três formas:
• Monitoramento mecanizado - executado com equipamento denominado
carro controle, podendo ser ferroviário ou rodoferroviário.
• Monitoramento semi-mecanizado executado com equipamento
denominado TMG (trolley de medição geométrica), equipamento de
pequeno porte com precisão de medição, coleta e armazenamento de
dados semelhante ao sistema utilizado no carro controle, porém, para seu
deslocamento sobre a via necessita de um colaborador operando-o de
forma manual, limitando sua capacidade produtiva.
• O monitoramento do tipo manual executado com utilização da régua de
superelevação e bitola, geralmente utilizada em verificação de defeitos
mais pontuais na via, ou seja, em pequenas extensões.
3.7.6. Parâmetros Limites de Monitoramento da Geometria
Durante um longo período as ferrovias brasileiras estipulavam seus
próprios parâmetros de monitoramento da geometria da via permanente, se
referenciando principalmente em normas internacionais, como a FRA (Federal
Railroad Admistration), portanto, essas normas são formuladas para os padrões
das ferrovias americanas que são caracterizadas como bitola “standard” (1435
mm), e como as ferrovias brasileiras em sua grande maioria são “métrica” (1000
mm) e a “larga” (1600 mm) as ferrovias adotavam parâmetros proporcionais.
Em 28 de abril de 2016, a ABNT lançou a primeira edição da NBR
16387:2016 Via Férrea Classificação de Vias, que também se referência na FRA
(Federal Railroad Admistration), que estipula os parâmetros limite de
monitoramento da geometria para ferrovias de bitola “métrica” e bitola “larga”,
portanto, estipula somente valores limites para a classe que a ferrovia se
enquadra, conforme (tabela 1) ficando sob responsabilidade das ferrovias
dimensionar seus parâmetros de criticidade da amplitude dos defeitos conforme
a aproximação dos limites estabelecidos.
3.7.6.1. Bitola
O parâmetro referente à bitola medido de três formas, sendo a bitola
máxima e mínima que são medidas transversalmente as duas filas de trilhos à
16 mm abaixo da superfície de rolamento dos trilhos, e também a variação de
bitola em 05 m, onde se faz uma medição em um determinado ponto e
posteriormente 05 m a frente. A diferença do valor medido entre os dois pontos
é o valor da variação da bitola.
Tabela 1 - Tabela de limites por classes.
Velocidade Máxima (Km/h) Bitola (1.600 mm)
Classe Passageiro Carga Mínima Máxima
FRA5 145 129 -13 25
FRA4 129 97 -13 25
FRA3 97 64 -13 32
FRA2 48 40 -13 32
FRA1 24 16 -13 38
3.7.6.2. Superelevação
Denomina-se superelevação a diferença de cota vertical entre os trilhos
de uma linha em curva. Ela acontece com a elevação do trilho externo da curva,
em um valor definido em função do raio da curva e da velocidade máxima dos
trens naquela curva, conforme ilustrado na Figura 12.
Figura 12 – Superelevação
Em tangente, os trilhos devem se apresentar em nível, com
superelevação zero (S=0). Na espiral, a superelevação cresce uniformemente,
desde o valor zero, no ponto que começa a curva de transição (TE), até o valor
final, no início da curva. O trilho externo assume inclinações crescentes e
gradativas (S = S1). Na curva 69 circular a superelevação será constante, igual
a S2 para decrescer na curva de transição seguinte, uniformemente, até o valor
zero, o ponto onde inicia-se nova tangente (ET). Segundo DUVAL (2001), as
principais funções da superelevação na linha são:
• Produzir uma melhor distribuição de cargas em ambos os trilhos;
• Reduzir os defeitos superficiais e desgastes dos trilhos e materiais rodantes;
• Compensar parcial ou totalmente o efeito da força centrífuga com redução de
suas consequências.
3.7.6.3. Empeno e Torção
Os fatores causadores dos defeitos de nivelamentos transversais, são
também responsáveis pelo aparecimento de Empeno e Torção na linha. Muito
mais severos que os demais defeitos de nivelamento, podem acarretar
descarrilamento de trens e 25 ocorrem, com maior freqüência em linhas que
possuem grandes quantidades de juntas consecutivas. O empeno indica a
potencialidade de instabilidade para dois truques de um mesmo vagão, enquanto
a Torção focaliza a questão para os dois rodeiros de um mesmo truque.
Torção (Twist) - A torção é a diferença entre a superelevação (SE1) de
um ponto (P1) de referência e a superelevação (SE0) de um ponto (P0) medido
anteriormente, a uma distância pré-determinada (bT), como mostra a Figura 13:
Figura 13 – Empeno/torção
Uma via com torção causa nos vagões o chamado movimento de Twist,
daí seu nome. A torsão é usada para indicar qual é a diferença de inclinação
entre os dois truques do vagão.
Empeno (Warp) - É a maior diferença entre superelevações dentro de uma
determinada distância “base de warp (bW)”. O trecho considerado para análise
é aquele que vai de bW/2 para trás até bW/2 para frente do ponto medido.
“Referência” Na Figura 14, estamos estudando warp na posição P1. O cálculo é
feito tomando-se a maior superelevação em qualquer ponto entre P0 e P2. Em
seguida, busca-se a menor superelevação no mesmo trecho. Não importa se
esses pontos estão antes ou depois de P1, apenas que eles estejam no trecho
definido por bW. O valor warp é a diferença entre as duas superelevações
extremas encontradas.
Figura 14 - Cálculo do empeno
3.7.7. Tolerâncias dos Parâmetros de Geometria da Via
Como dito em todo este documento, todo desvio medido na geometria da
via se torna defeito ao ultrapassar os limites de tolerância, definidos para a
ferrovia em questão. Segundo RODRIGUES (2001), embora haja várias teorias
de classificação das tolerâncias, devem existir pelo menos os seguintes níveis:
• de construção;
• de segurança;
• de conforto e;
• de manutenção.
A tolerância no nível de construção é aplicada para vias novas para
checar a qualidade do trabalho recebido. Como os componentes da via ainda
estão novos, essas tolerâncias são as mais exigentes de todos os níveis. Esses
valores são também utilizados para o recebimento de obras de renovação e
remodelação da via.
Os valores das tolerâncias no nível de segurança são definidos de modo
a evitar a existência de desvios, que podem gerar descarrilamentos da
composição e esforços acima das resistências de apoio e fixação da via. São os
valores definidos e que a partir dos quais a circulação de veículos se torna
insegura. Apontam à necessidade de serviços urgentes de correção geométrica,
os quais possuem prioridade sobre todos os demais.
O nível de conforto define valores que venham a proporcionar bem-estar
aos passageiros. É utilizado largamente nas ferrovias de transporte de
passageiros, mas não se aplica às ferrovias de carga e por este motivo, não será
detalhado neste trabalho.
Os valores das tolerâncias de manutenção são definidos de modo a
minimizar o custo total da manutenção, estabelecendo-se, assim, o momento
mais conveniente para a intervenção de manutenção.
Tabela 2 - Limite de tolerância ABNT/FRA
Velocidade Máxima (Km/h)
Bitola (1.600 mm)
Alinhamento Horizontal
Nivelamento longitudinal
Superelevação relativa (FRA)
Torção (twist)
base 10m
Empeno (warp)
base 20m
Classe Passageiro Carga Mínima Máxima Mín. / Máx. Mín. / Máx. Mín. / Máx. Mín. / Máx.
Máx.
FRA5 145 129 -13 25 +/- 16 +/- 32 +/-76 +/- 19 38
FRA4 129 97 -13 25 +/- 38 +/- 51 +/-51 +/- 25 44
FRA3 97 64 -13 32 +/- 44 +/- 57 +/-44 +/- 32 51
FRA2 48 40 -13 32 +/- 76 +/- 70 +/-32 +/- 44 57
FRA1 24 16 -13 38 +/- 127 +/- 76 +/-25 +/- 51 76
As classes de via apontadas na Tabela 3.1 são definidas pela norma 213
da FRA, artigo 9, e classifica as ferrovias de acordo com os níveis de qualidade
da via permanente, aspecto que vem a limitar ou definir as velocidades máximas
autorizadas (VMA) de circulação, a saber:
• Classe 1: VMA para circulação de trens de carga - 16 km/h; VMA para
circulação de trens de passageiros - 24km/h;
• Classe 2: VMA para circulação de trens de carga - 40 km/h; VMA para
circulação de trens de passageiros - 48km/h;
• Classe 3: VMA para circulação de trens de carga - 64 km/h; VMA para
circulação de trens de passageiros - 96km/h;
• Classe 4: VMA para circulação de trens de carga - 96 km/h; VMA para
circulação de trens de passageiros - 128km/h;
• Classe 5: VMA para trens de carga - 128 km/h; VMA para a circulação para
trens de passageiros - 144km/h.
A FRA ainda define uma classe extra, chamada Via Excepcional, com
VMA de 16 km/h para trens de carga e circulação de trens de passageiros
proibida.
Na malha do MetroRio, encontramos trechos que se encaixam nas classes 3.
Quanto mais alta a classe, menor o limite de tolerância e consequentemente
maiores custos de manutenção serão exigidos.
4. As rotinas de manutenção
O sistema de via permanente possui alta criticidade para a operação,
sendo suas falhas geralmente sentidas diretamente pelo usuário, na forma de
atrasos e interrupções. De mesmo modo, algumas das falhas são inaceitáveis
por incorrerem em risco à segurança dos usuários e da operação como um todo.
Assim sendo, as rotinas de manutenção são mantidas de forma a detectar
possíveis defeitos antes da ocorrência de falhas no sistema.
Essas rotinas se baseiam em inspeções visuais e demais técnicas
detectivas, como ultrassom, inspeção veicular com aplicação de carga dinâmica
e inspeção de desgaste com sistema de leitura laser.
Os planos de manutenção têm rotina e periodicidade orientados por
instruções de fabricantes e experiência dos mantenedores, muitas vezes sendo
orientadas por eventos isolados, que oneram a manutenção com atividades de
inspeção extra sem, no entanto, possuir tratamento estatístico que as
justifiquem.
5. A aplicação da técnica
Em boa parte das análises nos eventos de maior magnitude da ferrovia é
notório que o somatório de pequenos desvios pode ser mais impactante para o
sistema do que um defeito de maior proporção. Essa lacuna motivou o estudo
mais aprofundado de uma forma de medir a criticidade dos componentes e
permitir maior acurácia para as análises futuras. A planilha de análise IQT,
permite analisar o somatório de desvios por trecho, permitindo adicionar
diferenciais de gravidade em função do tipo e magnitude do defeito garantindo
assim maior efetividade no planejamento corretivos das atividades de via.
5.1. Matriz de criticidade
O primeiro passo foi definir a criticidade de cada componente para orientar
a ordem de elaboração do trabalho. A técnica escolhida ranqueia
qualitativamente cada equipamento em função de seus riscos operacionais. A
base para análise dos componentes foi retirada do FMEA de Via Permanente.
As dimensões observadas são:
• Segurança;
• Meio ambiente;
• Disponibilidade;
• Custo e operação.
Cada dimensão é subdividida em seus possíveis riscos e cada um desses
riscos possui uma matriz decisória para a pontuação. Dessa forma, foi possível
definir, de acordo com critérios objetivos a ordem de elaboração da matriz IQT.
Tabela 3 - Matriz de criticidade
Fator de Avaliação Segurança Meio
Ambiente Disponibilidade Custo Operação
Peso do Subcritério 3 3 1 1 2 2 2 3 3
Subcritério
Pro
bab
ilid
ade
de
Se
gura
nça
Gra
vid
ade
Pro
bab
ilid
ade
Me
io A
mb
ien
te
Seve
rid
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Tem
po
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o
Pro
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fal
ha
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sto
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nçã
o
Imp
acto
op
era
cio
nal
Re
du
nd
ânci
a
Po
ntu
ação
To
tal
Cla
ssif
icaç
ão d
e C
riti
cid
ade
Sistema Equipamento
AMV AMV 1 5 1 1 3 1 5 5 5 68 B
AMV ATV/Cruzamento 1 5 1 1 3 1 5 5 5 68 B
Acessórios AD 1 5 1 1 3 1 5 3 5 62 B
Trilhos Trilho de rolamento e solda 1 5 1 1 3 1 5 3 1 50 B
Superestrutura Laje 1 1 1 1 5 1 5 1 1 36 C
Superestrutura Lastro 1 3 1 1 3 1 3 1 1 34 C
Acessórios Lubrificador 1 1 3 3 1 1 3 1 1 28 C
Superestrutura Dormentes 1 1 1 1 3 1 1 1 1 24 C
Superestrutura Fixações 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 C
Superestrutura Elastômeros 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20 C
5.2. Aplicação do IQT
5.2.1. Implantação do Modelo da matriz IQT
Na primeira fase realizamos o levantamento e identificação da criticidade
para cada equipamento e suas funções de projeto. Para cada função de projeto,
são mapeados os possíveis efeitos das falhas e suas potenciais causas.
Tabela 4 - Exemplo de elaboração da primeira fase
Função de
projeto
Efeito potencial da falha
Modo potencial da falha
Causa potencial da falha
Per
mit
ir a
pas
sage
m d
e tr
ens
em
d
uas
via
s co
nco
rren
tes
Des
carr
ilam
ento
Abertura de bitola
Sistema de fixações danificado
Dormente danificado
Contratrilho desgastado
Parafuso do jacaré contratrilho solto
Núcleo desgastado
Suporte do contratrilho quebrado
Falha na inscrição no jacaré
Desgaste do contratrilho
Quebra do suporte do contratrilho
Parafuso do jacaré contratrilho solto
Falha na regulagem do contratrilho
Defeitos geométricos
Na próxima fase, são analisadas a taxa de falhas e severidade de cada
componente listado na planilha, nessa fase identificamos os componentes mais
críticos para o sistema e as principais causas de falhas e ações.
Outra análise fundamental levantada para a criterização de cada trecho,
foi o levantamento geométrico (rampa; raio de curva; superelevação/trecho em
elevado/ponte), dessa forma garantimos critérios de acordo com as
particularidades de cada geometria.
5.2.1. Aplicação de critério para priorização do resultado do IQT
A definição dos valores aplicados para todos os defeitos listados pesos
foram discutidos e alinhados entre as áreas de engenharia técnica, engenharia
de manutenção e planejamento (PCM).
Para cada componentes listados na planilha, foi realizado o levantamento
da quantidade total por estaca/ponto quilométrico, dessa forma conseguimos
converter em percentual aceitável de degradação por cada item. Os defeitos
geométricos foram inseridos seguindo os parâmetros ABNT e FRA.
A função da planilha IQT, prioriza o somatório de defeitos destintos por
trecho, levando em consideração sempre a geometria de via, com isso temos um
olhar amplo e criterioso para as tomadas de decisões.
Tabela 5 – Mapeamento geométrico (IQT)
Nota: Para elaboração dos critérios, tivemos como base normas e manuais
de boas práticas (ABNT; AREMA; FRA).
5.2.2. Customização
A customização da planilha ocorreu em blocos, cada bloco representa o
subsistema e seus componentes, sendo cada bloco organizado e gerenciado por
seus respectivos supervisores de Via Permanente.
Esse formato direciona a inserção de dados apenas pela supervisão
pertinente, diminuindo assim a possibilidade de duplicidade dos dados,
orientando uma tomada de decisão mais assertiva.
Tabela 6 - Modelo customizado
6. Benefícios
• Otimização de mão de obra – Com a compilação dos dados, é possível
direcionar equipes multidisciplinares para a manutenção corretiva de
desvios diversos.
• Otimização dos recursos (material e equipamento) – Assim como a
otimização da mão de obra, é possível planejar e otimizar a utilização de
material equipamento para atividades diversas.
• Melhor priorização das atividades – Atualmente a priorização das
atividades é realizada apenas com a percepção do mantenedor. Com a
implantação do IQT e a validação dos critérios, o produto vai ser a entrega
do trecho mais crítico de forma automaticamente.
• Redução nos custos de manutenção – Com melhor planejamento das
atividades, ocorrera menor número de intervenções, reduzindo o custo
com material, equipamento e mão de obra.
• Redução dos riscos operacionais - Com maior efetividade no
planejamento das atividades, reduziremos os acessos a via de forma
sistemática, diminuindo assim os impactos nas janelas operacionais.
• Melhor controle dos dados – Com o compilamento dos dados em uma
única planilha, o controle e planejamento das atividades ficam mais
assertivos, melhorando a velocidade e fluidez das tomadas de decisões.
• Maior interface/sinergia com outras áreas – Após a validação do protótipo
de via permanente, existe a possibilidade de integração entre todas as
áreas de manutenção (Tráfego; Energia; Via; Estruturas), otimizando e
priorizando as atividades de forma conjunta e efetiva para o sistema
ferroviário.
7. Considerações Finais
O estudo foi elaborado se referenciando nos parâmetros limites
estabelecidos pela NBR 16387:2016 Classificação de Vias - Vias férreas,
portanto, fica a critério da operadora estabelecer seus critérios de manutenção
conforme a evolução dos defeitos, e executar as intervenções necessárias
antes do atingimento dos valores preconizados em normas e manuais de boas
práticas ferroviários.
Evidentemente a aplicação da planilha (IQT) trará uma redução no custo
das manutenções e velocidade na atuação das corretivas (planejamento), que
justifica um estudo de custo x benefício do investimento para automatização do
processo no que se refere à correção de defeitos de Via Permanente.
8. Conclusão
A planilha de medição do índice de qualidade do trecho (IQT), analisa os
dados inseridos de forma a criterizar de forma técnica e padronizada os pontos
com maior necessidade de intervenção.
Estamos na fase de inserção dos dados gerados pelas atividades
preventivas de inspeção de via, carro controle, inspeção por ultrassom veicular
e prospecção de via, após a inserção dos dados, calibraremos os critérios
utilizados para cada componente, entregando assim um produto confiável e
dentro dos parâmetros de segurança operacional. O produto final desse
trabalho será o desenvolvimento de um programa, que atualize de forma full
time e com interface direto com nosso software de manutenção, tornando o
processo dinâmico e com maior fluidez.
A técnica de FMEA permitiu análises aprofundadas nas falhas sistêmicas,
com abordagem de riscos ao invés de falhas de componentes. Essa análise
permitiu a priorização da criticidade para cada componente.
9. Anexos:
10. REFERÊNCIAS
19-RT-XXX-SVP-RIO-00016 - Estudo de estoque a risco consentido para 66
ítens slow moving de Via Permanente – Ano 2019. (s.d.).
AAR – Association of American Railroad. (2018). Field Manual of the AAR
Interchange Rules . Washington DC, USA: AAR.
ABNT. (2013). NBR 7640 - Defeitos de trilhos utilizados para via férrea .
ABNT. (2016). ABNT NBR 16387 Via férrea — Classificação de vias. Rio de
Janeiro: ABNT.
Affonso, L. O. (2014). Equipamentos Mecânicos - Análise de falhas e solução de
problemas. Rio de Janeiro: Qualitymark.
Alias, J. (1977). La Voie Ferrée. Eyrolles.
Almeida, J. C. (2018). Projeto Mecânico - Enfoque baseado na fadiga e na
mecânica da fratura. Rio de Janeiro: Elsevier.
Amaral, A. d. (1957). Manual de Engenharia Ferroviária. Editora Globo.
AREMA - American Railway Engineering and Maintenance of Way Association.
(2011). Manual for Railroad Engineering. Estados Unidos da América:
AREMA.
Brina, H. L. (1972). Estrada de ferro - Via Permanente. Belo Horizonte: Ao livro
técnico.
Carou, H., Vilas Boas, G., Walker, N., Carvalho, F., Rocha, O., & Dutra, A. (2019).
Avaliação continuada de ativos Via Permanente - ACA 10. Rio de Janeiro.
Castelo, B. C., & Ferreira, R. (2002). Tratado de estrada de ferro vol II -
Prevenção e investigação de descarrilamentos. Rio de Janeiro: Reflexus.
CH Vidon. (2020). Relatório final Programa Roda x Trilho. Juiz de Fora.
Coimbra, M. d. (2008). MODOS DE FALHA DOS COMPONENTES DA VIA
PERMANENTE FERROVIÁRIA E SEUS EFEITOS NO MEIO AMBIENTE.
IME.
Costa, H. C., & Oliveira, E. R. (2014). Análise da vida útil de trilhos de rolamento.
Rio de Janeiro.
Costa, H. C., & Oliveira, E. R. (2014). Curso intermediário de inspetor de via
permanente. Rio de Janeiro: Metrô-Rio.
Fogliatto, F. (s.d.). FMEA - Failure Mode and Effects Analysis.
FRA - Federal Railroad Administration. (2008). Bridge Approaches and Track
Stiffness.
Hungria, L. H. (2018). Segurança operacional de trens de carga. São Paulo: All
Print.
International Heavy Haul Association. (2009). Guidelines to Best Practices for
Heavy Haul Railway Operations. Scott Publishing.
Jambo, H. C., & da Silva, P. C. (2014). Análise de falhas em equipamentos de
processo. Mecanismos de danos e casos práticos. Rio de Janeiro:
Interciência.
McLoughlin, M. (2017). Análise e Prevenção de Descarrilhamento. Rio de
Janeiro: IME.
Moura, C. (fev de 2000). Análise de Modo e Efeitos de falha potencial (FMEA).
Manual de Referência.
Nabais, R. J. (2014). Manual básico de engenharia ferroviária. São Paulo: Oficina
de textos.
RENFE. (1983). N.R.V. 7320 - Calificación de la vía - Ancho de vía. RENFE.
Seixas, E. (2007). Engenharia da confiabilidade. Rio de Janeiro: LATEC/UFF.
Steffler, F. (2013). Via Permanente Aplicada. LTC.
Stopatto, S. (1987). Via Permanente Ferroviária - Conceitos e aplicações. Editora
da Universidade de São Paulo.
Suevo, H. R. (2004). A formação das estradas de Ferro no Rio de Janeiro. Rio
de Janeiro: Memória do Trem.
Ulf Olofsson, & Roger Lewis. (2009). Wheel Rail Interface Handbook.
Vidon, W. (2020). Investigação de descarrilamentos. Treinamento roda x trilho.
Rio de Janeiro.