Best practice in heavy haul rail operations and maintenance

Heavy Haul Rail South America 4th and 5 th December 2012

Prof. Carlos Alceu Rodrigues , [email protected] ; [email protected]

Proatividade em Manutenção em Ferroviário de Carga Pesada

· Avanços tecnológicos

Eng. Carlos Alceu Rodrigues Eng.Civil - D.Sc.Transportes

Especialista em Infraestrutura Sênior

e_mail [email protected] [email protected]



Proatividade em Manutenção em Ferroviário de Carga Pesada

· Avanços tecnológicos



Conceitos de Manutenção

Forma de classificar

Corretiva Preventiva Preditiva

Cíclica

centrada na confiabilidade

nível da gradação

A base científica

Preventiva - conhecimento estatístico da taxa de

defeitos → tempo de vida útil (confiabilidade – + mantenção)

Preditiva – algumas propriedades sofrem alterações

detectáveis → curva degradação (energia dissipada – PP)



Ponto de Intervenção

t1 t2 t3 t4 t5

CMpreventivo

Tempo

Índice de

degradação

E5

E1 E3 E4

E2

Pontos de falha

Limite Admissível Preditivo



Variação do Padrão de Qualidade

C1 C2 REM C3

REN C4

Qs1

Q1

Q2

Qs2

t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7

Estado da Via

tempo

ty = Ciclos de Conservação Cy = Intervenção de Conservação REM = Intervenção de Remodelação REN = Intervenção de Renovação Q1 = Qualidade Inicial da Via QS = Qualidade Exigida pela Segurança



Manutenção da Via - Conceito

A implementação isolada ou simultânea das atividades de manutenção corretiva, preventiva ou preditiva expressa a política empregada.

Classificação das tarefas de manutenção

Planejamento Programação

Execução Controle

Sistemas disponíveis.



Conservação Cíclica

Pressupõe a existência de um ciclo ótimo de intervenção durante o qual é permitido postergar os serviços de manutenção da via, em particular os de revisão de materiais, sem prejuízo à sua segurança

CICLO DE MANUTENÇÃO

anos

FRT FRT FRT

RT RT



Conservação com Base no

Acompanhamento da

Degradação da Via

• Parte do monitoramento → determina prioridade de intervenção

• Base subdivisão da via em trecho → 1.000 m →IQ.

• Hierarquizados → definem ordem de atendimento → programa.

• Garante a plena utilização da capacidade instalada → leva a uma homogeneização IQ.

• Adequação oferta/demanda é avaliada pela tendência da média IQ.

• pode ser utilizado para programar todos os serviços.



Conservação Preditiva

e11

e12

e13

Ponto Preventivo

Valor Inicial

EL

Nível de degradação do

parâmetro E1

ELA

e10

TEI1 TEI2 TEI13

e14

E1

t - tempo

Um sistema preditivo estrutura-se a partir de medições de um

conjunto de parâmetros ou índices que reflita a curva de

degradação do componente de menor vida útil.



Vida Útil Média dos Serviços e Materiais da Via Permanente

Especificação Tipo Vida Útil

em anos

Serviço Nivelamento / Alinhamento da Via

Desguarnecimento de Lastro

1,4

7,0

Material Trilho

Jacaré

Agulha

Dormente de Madeira

Dormente de Madeira para AMV

Grampo Elástico

12,0

4,0

6,0

14,0

12,0

15,0Fonte: Relatório Mensal – Dados Técnicos e Econômicos da EFVM – Jul.96

Custo de Manutenção na EFVM em 1996

3,6 . 106 US$/mês → 12,1% das despesas totais



I

L

K

M

E

SELEÇÃO DO MÉTODO

DE MONITORAÇÃO Parâmetro

SELEÇÃO DOS ÍNDICES A

SEREM TESTADOS

Escolher os Índices Tradicionais Propor Novos Índices

Definição dos

Procedimentos de Cálculo

BANCO DE DADOS

PRIMÁRIOS

Coletar os Dados Cadastrais

Converter os Registros

Depurar os Registros

Base de Dados e suas

Características

VALIDAÇÃO E SELEÇÃO

DAS ALTERNATIVAS

Avaliar Precisão da Subdivisão Avaliar Eficiência da Subdivisão

Selecionar Índice mais Adequado

Índice Proposto

LIMITE DE DEGRADAÇÃO

ADMISSÍVEL

Determinar o Limite Admissível Predizer o Momento de Intervenção

Ponto Preditivo

A B

C D

F

G

J

N

Figura 5.2 – Roteiro Metodológico

SUBDIVISÃO DA VIA

CÁLCULO DOS ÍNDICES

Seções e Trechos H

Banco de Dados Final e

suas Características

ROTEIRO METODOLÓGICO

ROTEIRO PRODUTO

O roteiro estabelece uma

sequência de ações que

subdividem a via em trechos

homogêneos, selecionam um

IQ da geometria da via

(elemento crítico) cuja

tendência permite

estabelecer sua curva de

degradação e definir o valor

de seu limite admissível, o

que definirá o instante da

intervenção da manutenção

preditiva (Ponto Preditivo).



CONFORMAÇÃO DO BANCO

DE DADOS

1. Depuração dos Dados Operacionais

2. Cálculo da TB Acumulada

3. Conversão dos Arquivos do EM-80

4. Depuração dos Registros – é executada em 3 fases e busca identificar falhas de medição e operação

5. Adequação dos Procedimentos

de Cálculo dos Índices



Cálculo dos Índices



Seleção do Índice mais Adequado

• Definidos e Calculados os ID

• Resultado do Processo de Subdivisão

• ID são definidos como uma relação de causa e efeito com a produção de TB – Modelo mais adequado Regressão Linear Simples

• Para cada trecho tem-se tantas relações q. ID tenham sido selecionados 1.610 - Est. MQO

• ID mais adequado será o que apresentar maior quantidade de regressões válidas

1a fase – estatística t e R2 ajustado 2a fase – gráfico do Termo de Erro da função e

estatística Durbin Watson



LIMITE DE DEGRADAÇÃO

F(x) = P ( IELI Limite de Norma - 9,1mm) 0,995

onde:

F(x) é a função de distribuição de probabilidade

P é a probabilidade de ocorrência do evento

EL é o Limite de Degradação Admissível

Resultado EL = 3,23 mm

2

1)(

22 2/)( dvexF x



Cálculo do Momento da Intervenção

T = ( EL - E ) / ( b * PM ) (5.11)

Onde:

EL é o Limite de Degradação Admissível

E é o valor do índice no último registro

b é o valor do parâmetro da equação geral de estimação do índice para o trecho considerado

PM é produção média mensal programada

T é o tempo previsto para realização da manutenção à partir do último registro

Exemplo para o trecho 236

T = ( 3,23 – 2,51 ) / ( 0,006 . 10 ) = 11,5 meses



Resultados da Aplicação do Procedimento

Os índices que se apresentaram mais adequados para projetar a degradação da via foram a média dos valores absolutos das medidas do nivelamento transversal, o desvio padrão dos valores absolutos das medidas do empeno, a média dos valores absolutos das medidas do empeno e o desvio padrão dos valores relativos das medidas do empeno. A partir deles foi possível obter equações estatisticamente válidas para explicar a degradação da geometria de, respectivamente, 75,0%, 79,7%, 85,9% e 87,5% de todos os trechos analisados.




A partir da opção por utilizar (D_Empeno) para estimar o processo de degradação foi possível gerar para cada sub-trecho uma equação que permite calcular o seu crescimento em função da tonelagem bruta produzida. Ex. trecho no 236,

D_Empeno = 2,005 + 0,006 TBP +/- 0,048

O valor do limite para D_Empeno foi calculado como sendo 3,23mm, de modo a garantir que, em nenhum ponto do trecho, seu valor ultrapasse o

limite de segurança de +/- 9,1 mm




O instante para o qual deverá ser programada a intervenção do sub-trecho 236 (Ponto Preditivo) podem ser estimados:

T = ( ELA - E - u ) / ( b * PM )

T = ( 3,23 – 2,51- 0,048) / ( 0,006 * 5,6) = 11,4

Procedimento proposto permite a estimativa da vida útil dos serviços de correção geométrica

T = ( ELA - E - u ) / ( b * PM )

Vútil = ( 3,23 – 2,00 – 0,048 )/( 0,006 * 5,6 ) = 34,7




Estima-se, caso a metodologia de planejamento proposta fosse implementada, que o valor médio da vida útil dos serviços de correção geométrica da EFVM poderia passar de 16 para 24,5 meses, considerando apenas os ganhos a serem obtidos com a mudança no processo de planejamento.

O processo permite avaliar que uma melhora de 5% da qualidade dos serviços de correção geométrica acarretaria um aumento da vida útil média dos serviços de de 24,5 para 26,8 meses.




Estima-se, tomando por base as

despesas com a manutenção da

geometria da via que a mudança

dos critérios de manutenção da via

permanente, de preventiva para

preditiva, reduziria as despesas

mensais com esses serviços em

cerca de US$ 113 mil, o que levaria

a um benefício anual de

aproximadamente US$ 1,3 milhão.



Aplicação da Metodologia Pode Propiciar

1. Determinação Adequada do Momento de Intervenção da Manutenção

2. Melhora na Qualidade dos SCG de 5% (0,1mm) vida útil aumenta 2,3 meses

3. Aumento da Vida Útil dos Serviços Correção Geométrica - Estimado em 7,7 meses

4. Representa um Ganho de 46% em Relação a Política de Manutenção Atualmente Aplicada

5. Redução nos Custos dos Serviços de Correção Geométrica 1,3 milhões de US$/ano (1996)

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