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PAULO CESAR GALDINO FELIX
DETECTORES DE IMPACTO DE RODAS: DEFEITOS SUPERFICIAIS EM RODAS DE LOCOMOTIVAS E SUAS CAUSAS.
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O AUTOR
PAULO CESAR GALDINO FELIX
• Engenheiro Mecânico – Universidade Federal do Ceará (1998)
• Mestre em Engenharia de Materiais – Universidade Federal do Ceará (2001)
• Prestação de serviços de Manutenção de Locomotivas –CFN e Metrofor - Fortaleza( 2000-2004)
• Analista Operacional na Manutenção de Locomotivas –FCA e VLI (2004 até hoje)
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LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA
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QUAL A FREQUÊNCIA DOS IMPACTOS
Way SideCasa Branca
SP (VLI)
Way Side SaltoSP (Rumo)
Oficina de
Uberaba
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COMO OCORRE O PROBLEMA
Festática
FestáticaIrregularidade
Irregularidade
Irregularidade
Irregularidade
Impacto
Impacto = Fdinâmica - Festática
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ANÁLISE DO FENÔMENOOs impactos são determinados em níveis. E a locomotiva é multada podendo acumular no
máximo 6 pontos
A troca de locomotiva com impacto severo no trecho da Rumo é contabilizada como uma faixa e com isso há uma perda R$ 35.000,00
Baixo
Próxima entrada em oficina
Médio
Próxima entrada em oficina
Alto
Quando ocorrer um impacto
Severo
> 450 KN
Quando ocorrer um impacto
A Locomotiva é imobilizada no
trecho e retirada do trem.
Precisa ser enviada outra
locomotiva para seguir com o trem
120 KN ≤ Impacto ≤ 199KN
200 KN ≤ Impacto ≤ 349 KN
350 KN ≤ Impacto ≤ 449 KN
Dois impactos reistrados ou estiver
no critério Baixo e apresentar um
impacto nessa faixa
A locomotiva completa o ciclo e
entra na próxima oficina
2 pontos
na carteira
3 pontos na carteira
6 pontos na carteira
6 pontos na
carteira
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ANÁLISE DO FENÔMENOImportância do Tratamento do Problema
• Custos: Despesas de R$ 1.441.536,00 com troca de rodeiros por causa de impactos
• Recorrência do problema: Todas as locomotivas que trocaram rodeirosreincidiram no problema do arraste
• Segurança: Os impactos de rodas além de danificar a via podem causar quebra de trilhos e avarias do material rodante
• Perda de produção: Bloqueio de locomotivas no trecho da Rumo
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ANÁLISE DO FENÔMENO
• Grande número de impactos registrados nos Way sides (1.771 impactos em 4 meses)
• Grande número de impactos Altos (48 impactos em 4 meses)
• Grande número de impactos severos (35 impactos em 4 meses)
• Alto número de locomotivas bloqueadas pela ALL ( 32 locomotivas em maio)
0
323
403
285
372
0
6186
4573
0 15 9 10 120 4 9 14 70
403
507
354
464
0
100
200
300
400
500
600
700
jan/17 fev/17 mar/17 abr/17 mai/17
Impactos de Roda 2017
Baixo Médio Alto Severo TOTAL
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ANÁLISE DO FENÔMENO
361
31 26 15 5
84%
91%
95%
99%100%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
105%
0
50
100
150
200
250
300
350
400
SD5 SD70BB AC44 GT46 SD70Ace
PER
CEN
TUA
L
NÚ
MER
O D
E IM
PA
CTO
S
FROTAS
Média mensal de Impactos por FrotaJaneiro a Maio 2017
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ANÁLISE DO FENÔMENO
Frotas Priorizadas para Tratamento
Frota SD5:
• 84% dos impactos
• Maior frota do Corredor
Frota AC44:
Circula no trecho de bitola larga no intercâmbio com a Rumo
Risco de bloqueio caso não seja tratada
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ANÁLISE DOS PROCESSOSMetodologia Utilizada na Investigação do Problema
Peritagem Teste de campo Simulador
Telemetria Metalografia das rodas Literatura
Exame visualAcompanhamento de trens
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ANÁLISE DOS PROCESSOSAnálise Metalográfica
Imagem extraída do artigoCalculation of temperatures in a sliding wheel/rail system and implications for wheel steel developmentK J Sawley
Foi evidenciada presença de Martensita
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ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros
Maior parte dos rodeiros com marcas de arraste
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ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros
Também foram identificados uma pouca quantidade de rodeiros com sinais de Fadiga de Contato de Rolamento ( RCF – Rolling ContactFatigue)
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ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros
• Em 35% das locomotivas inspecionadas não foram encontrados defeitos superficiais nos rodeiros
• Pelas dificuldades de tratamento e pela quantidade, não foi priorizada a fadiga de contato
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Diferença de altura de rodas além do permitido
ANÁLISE DOS PROCESSOSParada de Trens
por impacto de rodas
Material Mão de obra Método Máquina Meio ambiente
Molas das caixas de rolamento fora do encaixe
Amortecedor vertical não conforme
Excesso de folga nas caixas de rolamento
Aço das rodas fora de especificação
Perda de elasticidade das molas
Molas de materialinadequado
Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.
Curva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda (16Km/h)
Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens
Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)
Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento
Circulação da locomotiva sem aliviar o freio manual.
Desgaste superficial por fadiga de contato
Causa confirmada
Causa não confirmada
Molas quebradas
AC44 Aplic. freio independ. mais freio din. com a loco movimento.
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ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros
5%
35
%
60
%Arraste de
Rodas
Desbalanceamento
Peso por Roda
Fadiga de contato de rolamento
• Curva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)
• Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h na SD5
• AC44 Aplic. freio independ. mais freio din. com a loco movimento
• Circulação da locomotiva sem aliviar o freio manual.
• Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens
• Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)
• Perda de elasticidade das molas
• Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento
• Excesso de folga nas caixas de rolamento
• Molas das caixas de rolamento fora do encaixe
• Molas quebradas
Parada de Trens por impacto de rodas – Estratificação por tipo de defeito
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40000
30000
20000
10000
10 20 30 40 50 60 V (Km/h)
F (Kgf)
PLANO DE AÇÃOCurva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)
Curva SD40 original: 27.000Kgf @ 35 Km/h
Curva SD40 modificada (SD5): 37.000 Kgf @ 16Km/h
• Norma operacional de aplicação de freio independente em dinâmico permitia aplicar até 25% do de independente abaixo de 16 Km/h ( De acordo Norma AAR R-802)
• Ação: A Engenharia de Operação reduziu a velocidade máxima para aplicação de independente em dinâmico para 10 Km/h para frota SD5
16 Km/h
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PLANO DE AÇÃOCurva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)
Ação: Modificação da curva atual da frota SD5. O fabricante cobrou R$ 9.800,00 por locomotiva em um total de R$ 705.600,00 para frota SD5* Ação adiada para o segundo semestre de 2017 dentro do pacote de transferência de tecnologia obtido na
compra de locomotivas novas (SD70BB)
Curva selecionada: 27500 Kgf @ 20 Km/h
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PLANO DE AÇÃO
• Ações:• Reuniões com as supervisões• Divulgação de desvios operacionais identificados na telemetria para
tratamento pela respectiva Supervisão do Operador• Fixação de informativos nas cabines
Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h. Falha Operacional.
Dinâmico Independente
Velocidade
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PLANO DE AÇÃOAplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.
Em caso de Dúvida Consultar o GAF - Grupo de Análise de Falhas: (34)3318-4803/4841
A APLICAÇÃO EM CONJUNTO DE FREIO DINÂMICO E FREIO INDEPENDENTE CAUSA ARRASTE DE RODAS
DAS LOCOMOTIVAS QUE POR SUA VEZ CAUSA DEFORMAÇÃO (CALO) NA BANDAGEM. ESSES CALOS
SÃO MUITO PREJUDICIAIS TANTO PARA VIA PERMANENTE QUANTO PARA OS ROLAMENTOS E
MANCAIS DAS LOCOMOTIVAS E POR ISSO ESSAS LOCOMOTIVAS SÃO BARRADAS NOS DETECTORES DE
IMPACTOS DA RUMO E DA VLI
AS LOCOMOTIVAS SÃO DOTADAS DE REGISTRADORES DE EVENTOS (ZEIT, ROT, GOP) QUE NÃO DEIXAM
ESSES EVENTOS PASSAREM DESPERCEBIDOS
PEDE-SE ENTÃO O MÁXIMO DE CUIDADO AO OPERAR TRENS EVITANDO A APLICAÇÃO DE FREIO INDEPENDENTE
QUANDO ESTIVER EM FREIO DINÂMICO SENDO PERMITIDO APENAS NOS SEGUINTES CASOS:
LOCOMOTIVAS COM MOTORES DE TRAÇÃO DC (CORRENTE CONTÍNUA; U20, U22, BB36, SD40): ABAIXO DE 10
KM/H PODE-SE ENTRAR COM NO MÁXIMO 20 PSI DE FREIO INDEPENDENTE.
LOCOMOTIVAS COM MOTORES DE TRAÇÃO AC (SD70AC, SD70BB, GT46 e AC44): NÃO NÃO É PERMITIDA A
APLICAÇÃO DE FREIO INDEPENDENTE EM DINÂMICO EM NENHUMA VELOCIDADE.
IMAGENS DE RODAS RETIRADAS DE LOCOMOTIVAS SD40 EM UBERABA
INFORMATIVO DE LOCOMOTIVAS18/10/2017
EM DINÂMICO
FREIO INDEPENDENTE
VELOCIDADEACIMA DE 10
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PLANO DE AÇÃO
Ações:• Mudança de procedimento de arrancada na Serra de Santos• Treinamento da equipe• Acompanhamento de ROT
Aplicação de freio independente mais freio dinâmico com a loco em movimento AC44
2Km/h
40000 Kgf
26 psi
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PLANO DE AÇÃO
Ações:• Intertravamento do Freio Eletrônico com o Freio Dinâmico• Instalação do relé IBR no circuito do freio eletrônico• Corte do dinâmico com aplicações de freio independente acima de 14 Km/h• Validado com a Engenharia de Operação
Esquema elétrico da modificação do freio eletrônico
Informativo de Alteração
Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.
Executando a modificação
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PLANO DE AÇÃOCirculação da locomotiva sem aliviar o freio manual.
Ação
• Intensificação de DTO’s – Diagnósticos Técnicos Operacionais pelos Inspetores da Operação
• Frotas SD5 e AC44
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PLANO DE AÇÃO
Ações:
• Compra emergencial de cinquenta cabos jumper
• Travamento do cabo jumper na locomotiva para dificultar o roubo
• Limitação de duas locomotivas rebocadas mortas em trem optando-se por rebocar comandadas com cabo jumper passado
Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens
• Muitas ocorrências de furto de cabos jumper forçando a Operação a colocar várias locomotivas rebocadas mortas em trem
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PLANO DE AÇÃOControle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)
O que diz a Literatura
Fonte: American Air Brake Association (ABA)
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PLANO DE AÇÃO
ROT da loco 8573.O dinâmico é levado ao máximo rapidamente.itervalo de gravação de 1 seg e simulado com aderência de trilho molhado.Quando o esforço de compressão chegou a 75 ton ocorreu uma falta de aderência e a locose protegeu reduzindo assim a excitação e consequentemente reduziu o esforço decompressão. Momento que nos leva a crer que houve o deslizamento de um rodeiro.
Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA – AC44 e SD5)
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PLANO DE AÇÃODesbalanceamento de peso por rodas
• Perda de elasticidade das molas
• Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento
• Excesso de folga nas caixas de rolamento
• Molas das caixas de rolamento fora do encaixe
• Molas quebradas
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VERIFICAÇÃO DE RSULTADOSDesbalanceamento de peso por rodas
Ações:• Padronização do processo de inspeção de locomotivas com impacto• Aquisição de chapas de desgaste faltantes• Retenção de locomotivas para soldagem de chapas
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0
323
403
285
372
225218
186
144 159133 121
108101 97
91 11279
0
6186
4573
4120 14 22
35 27 16 17 20 25 19 17 120
15 9 10 12 7 5 3 2 3 2 2 0 0 1 0 1 00 4 9 14 7 1 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00
403
507
354
464
274
247
203168
197
162139 125 121 123 110
130
91
0
100
200
300
400
500
jan/17 fev/17 mar/17 abr/17 mai/17 jun/17 jul/17 ago/17 set/17 out/17 nov/17 dez/17 jan/18 fev/18 mar/18 abr/18 mai/18 jun/18
Registro de impactos em Locomotivas
Baixo Médio Alto Severo Total
VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS
Início das ações
Início dos estudos
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VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS
361
31 2615
5
128
21 24
2 3
0
50
100
150
200
250
300
350
400
SD5 SD70BB AC44 GT46 SD70Ace
NÚ
MER
O D
E IM
PA
CTO
S
FROTAS
Média mensal de Impactos por FrotaJaneiro a Maio Vs Outubro Dezembro/2017
64,5% 30% 8% 87% 40%
As ações tiveram efeito colateral positivo sobre as outras frotas
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VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS
• Redução De 59% dos impactos registrados (média de fevereiro a maio de 2017 comparado com a média de outubro a dezembro de 2017)
• Desde julho de 2017 não houveram mais impactos severos
• Nenhum trem foi bloqueado na Rumo logística
• Redução em 70 % da troca de rodeiros
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PRÓXIMOS PASSOS
• 2018 – Modificação de curva de dinâmico da frota SD5 (Combate ao Arraste de rodas)
• 2018 – Instalação de intertravamento de freio dinâmico com freio independente na frota AC44 (Combate ao Arraste de rodas)
• 2018 - Instalação de torno de subsolo para torneamento econômico de rodas em Paulínia (combate a RCF)
• 2018 - Instalação de lubrificadores de trilho no Corredor Centro sudeste (Combate a RCF)
• 2019 - Instalação de modificadores de atrito no Corredor Centro Sudeste (Combate a RCF)
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PAULO CESAR GALDINO FELIX
DETECTORES DE IMPACTO DE RODAS: DEFEITOS SUPERFICIAIS EM RODAS DE LOCOMOTIVAS E SUAS CAUSAS.