AUMENTO DA PRODUTIVIDADE SISTEMA CREMALHEIRA

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<ul><li><p> 1 </p><p>INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA </p><p>SEO DE FORTIFICAO E CONSTRUO </p><p>CURSO DE ESPECIALIZAO DE TRANSPORTES FERROVIRIO DE CARGA </p><p>MRS / VALE </p><p>BRUNO HERINGER PEREIRA </p><p>AUMENTO DA PRODUTIVIDADE SISTEMA CREMALHEIRA </p><p>Rio de Janeiro </p><p>2008 </p></li><li><p> 2 </p><p>INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA </p><p>CURSO DE ESPECIALIZAO DE TRANSPORTES FERROVIRIO DE CARGA </p><p>MRS / VALE </p><p>BRUNO HERINGER PEREIRA </p><p>AUMENTO DA PRODUTIVIDADE SISTEMA CREMALHEIRA </p><p>Monografia apresentada ao Curso de Especializao </p><p>em Transportes Ferrovirio de Carga do Instituto </p><p>Militar de Engenharia, como requisito para </p><p>diplomao. </p><p>Orientador: Prof. Luiz Antonio Silveira Lopes, Dr. </p><p>Tutor: Mrio Eiras </p><p>Rio de Janeiro </p><p>2008</p></li><li><p> 3 </p><p>INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA </p><p>Praa General Tibrcio, 80 Praia Vermelha </p><p>Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270 </p><p>Este exemplar de propriedade do Instituto Militar de Engenharia e da MRS </p><p>Logstica, que poder inclu-lo em base de dados, armazenar em computador, </p><p>microfilmar ou adotar qualquer forma de arquivamento. </p><p> permitida a meno, reproduo parcial ou integral e a transmisso entre </p><p>bibliotecas deste trabalho, sem modificao de seu texto, em qualquer meio que </p><p>esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadmica, comentrios e citaes, </p><p>desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referncia bibliogrfica </p><p>completa. </p><p>Os conceitos expressos neste trabalho so de responsabilidade do autor e do </p><p>orientador. </p></li><li><p> 4 </p><p>AGRADECIMENTOS </p><p>A Deus o criador de todas as coisas, Rei dos reis, Senhor do senhores e o nico </p><p>digno de toda honra e louvor. </p><p>Minha famlia pelo amor, carinho, dedicao, por todas as oportunidades que me </p><p>deram na vida, por me ensinarem a andar nos caminhos corretos. </p><p>A MRS Logstica pela oportunidade mpar de fortalecer cada vez mais meus </p><p>estudos e conhecimentos. </p><p>Agradecer meu tutor Mrio Eiras e ao orientador Silveira Lopes pela dedicao, </p><p>disposio, ateno e ajuda para o desenvolvimento deste trabalho. </p></li><li><p> 5 </p><p>SUMRIO </p><p>1 INTRODUO.....................................................................................................12 </p><p>1.1 Objetivo.........................................................................................................13 </p><p>1.2 Delimitao....................................................................................................13 </p><p>1.3 Importncia do Estudo..............................................................................................14 </p><p>1.4 Justificativa...............................................................................................................15 </p><p>1.5 Organizao da Monografia......................................................................................15 </p><p> 2 HISTRICO e DESCRIO DO SISTEMA CREMALHEIRA...............................17 </p><p>2.1 Eletrificao..............................................................................................................19 </p><p>2.2 Sinalizao................................................................................................................22 </p><p>2.3 Caractersticas da Locomotiva Hitachi.....................................................................24 </p><p>2.3.1 Sistema de Truque.....................................................................................................24 </p><p>2.3.2 Sistema de Freio........................................................................................................25 </p><p>2.3.2.1 Freios de Emergncia................................................................................................25 3 OPERAO ATUAL DO SISTEMA CREMALHEIRA E SUAS DEFICINCIAS...26 </p><p>3.1 Produtividade Atual do Sistema...............................................................................30 4 PROPOSTA PARA UMA NOVA OPERAO.......................................................31 </p><p>4.1 Condies Gerais.......................................................................................................31 </p><p>4.1.1 Testes Executados......................................................................................................32 </p><p>4.1.2 Resultados dos testes..................................................................................................33 </p><p>4.2 Simulao dos Diversos Cenrios..............................................................................35 </p><p>4.3 Ganhos de Produo.......................................................................................................38 </p><p> 5 CONCLUSES E RECOMENDAES.......................................................................42 6 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................................43 7 ANEXOS.........................................................................................................................44 </p></li><li><p> 6 </p><p>LISTA DE ILUSTRAES </p><p>FIG.1 O Sistema cremalheira.............................................................................17 </p><p>FIG.2 Esteira dentada........................................................................................18 </p><p>FIG.3 Circuito de via...........................................................................................20 </p><p>FIG.4 Circuito de via codificando e enviando sinais...........................................21 </p><p>FIG.5 Princpio de funcionamento do sinal de cabine.........................................22 </p><p>FIG.6 Filtros........................................................................................................22 </p><p>FIG.7 Cabsinal....................................................................................................24 </p><p>FIG.8 Cenrio sistema cremalheira...................................................................35 </p><p>FIG.9 Novos cenrios.........................................................................................37 </p></li><li><p> 7 </p><p>LISTA DE TABELAS </p><p>Grfico 1 Ciclo do sistema cremalheira...........................................................28 </p><p>Grfico 2 Produtividade cremalheira................................................................30 </p><p>Grfico 3 Volume de TU na cremalheira..........................................................30 </p><p>Tabela 1 Clculo do headway e distncia.........................................................36 </p><p>Grfico 4 Comparativo de TU entre os headways............................................40 </p><p>Grfico 5 Aumento de TU entre os headways ( 6 min X 5 min ).......................40 </p><p>Grfico 6 - Aumento de TU entre os headways ( 6 min X 4 min )........................41 </p><p>Grfico 7 - Aumento de TU entre os headways ( 6 min X 3 min ).......................41</p></li><li><p> 8 </p><p>LISTA DE ABREVETURAS E SMBOLOS </p></li><li><p> 9 </p><p>LISTA DE SIGLAS </p><p>IRS Ptio de Raiz da Serra </p><p>ICG Ptio de Campo Grande </p><p>IPA Ptio de Paranapiacaba </p><p>IPG Ptio de Piaaguera </p><p>TB Tonelada Bruta. </p><p>TU - Tonela til. </p><p>CBTC - Communications Based Train Control </p><p>M - metro </p><p>Km - kilmetro </p></li><li><p> 10 </p><p>RESUMO </p><p>O presente trabalho traz o estudo da simulao do desempenho de composio </p><p>ferroviria em trao de cremalheira no trecho da serra de Paranapiacaba da MRS </p><p>Logistica S.A. O transporte realizado atravs de dez locomotivas eltricas em linha </p><p>singela utilizando o sistema Pinho-Cremalheira (um terceiro trilho que se acopla a </p><p>uma engrenagem presente nas mquinas). A operao realizada ciclicamente </p><p>24hrs / 360 dias , de modo que pequenas melhorias acarretam volumes </p><p>significativos de transporte. A reduo de um minuto em uma das operaes permite </p><p>mensalmente o transporte de 60.000 toneladas adicionais. </p><p>A metodologia tem como base a reduo dos circuitos de via codificados e a </p><p>diminuio do headway de partida o que proporciona um aumento de 7,93% na </p><p>produtividade do sistema cremalheira, levando em considerao os limites da curva </p><p>de frenagem para uma operao segura. </p><p>A aplicao da metodologia dada atravs da simulao da composio no </p><p>trecho da Serra de Paranapiacaba em viagem de subida e descida e para tanto, esta </p><p>desenvolvido num modelo de simulao utilizando planilha excel. </p></li><li><p> 11 </p><p>ABSTRACT </p><p>The present study refers to the simulation of the performance of a train in rack </p><p>rail traction on the Paranapiacada hill property of MRS Logstica. Transportation is </p><p>made on 10 electric engines on a single line using the rack and pinion system (a third </p><p>rail that couples with a gear located in the engine). The operation is realized in a </p><p>round-the-clock basis, 360 days/year, so that little improvements increase </p><p>significantly the capacity of transportation. The reduction of one minute in one of the </p><p>operations means the transportation of an additional 60.000 tons/month. </p><p>The methodology used is based on circuit reduction of codified rails and the </p><p>reduction of start headway, which increases productivity of rack rail system by </p><p>7.93%, taking into consideration the limits of break turns for a safe operation. </p><p>The application of this methodology is given trough the simulation of the train on </p><p>the way up and down to the Paranapiacaba hill. The simulation model developed is </p><p>referred on an excel spreadsheet. </p></li><li><p> 12 </p><p>1 INTRODUO </p><p>Grande parte do escoamento da produo da MRS feita pelo Sistema </p><p>Cremalheira , localizado na Serra do Mar, e pela simples aderncia que liga So </p><p>Paulo Baixada Santista. Este sistema apresenta-se numa regio com uma rampa </p><p>de inclinao de 10% e formado por uma esteira dentada de aproximadamente 8,5 </p><p>km de extenso que se encaixa na engrenagem das locomotivas Hitachi puxando-as </p><p>para cima e auxiliando-as na descida. </p><p>Vrios estudos j foram feitos para otimizar ao mximo o tempo ocioso do </p><p>sistema cremalheira, utilizando-se inmeras combinaes de formao entre as </p><p>locomotivas Hitachi como duplas, triplas, quadras, etc, tanto para as descidas </p><p>quanto para as subidas. As combinaes so espaadas por um intervalo de tempo </p><p>- headway - de 6 minutos. </p><p>A sinalizao ao longo do sistema, feita por circuitos de via divididos por </p><p>blocos de ocupao de 400 metros cada, que ajudam a manter a segurana </p><p>operacional. Quando um trem ocupa o circuito de via o bloco fica ocupado no </p><p>podendo dois trens ocuparem o mesmo bloco simultaneamente , a no ser em casos </p><p>de excees com autorizao do CCO. </p><p>Com o crescimento da atividade industrial e o </p><p>aumento das exportaes brasileiras pelo porto de </p><p>Santos, o fluxo de cargas entre o Planalto Paulistano e a </p><p>Baixada Santista vital para nossa economia passou a </p><p>apresentar um n logstico e ambiental. urgente desat-</p><p>lo. </p><p>No transporte de minrio de ferro por exemplo, das </p><p>6,5 milhes de toneladas/ano que abastecem a Cosipa, </p><p>em Cubato, 5 milhes de toneladas (77%) so escoadas </p></li><li><p> 13 </p><p>por ferrovia pela MRS e o restante, pela Via Anchieta. </p><p>Essas 5 milhes de toneladas de minrio, que hoje </p><p>descem por ferrovia, vencem o desnvel da Serra do Mar </p><p>por um sistema de cremalheira, onde as locomotivas </p><p>engatam uma roda dentada num trilho central, para </p><p>garantir uma descida segura. </p><p>O minrio ocupa 70% da utilizao da cremalheira, </p><p>que morosa e tem capacidade de transporte insuficiente </p><p>para atender as demandas de carga destinadas a Baixada </p><p>e ao Porto de Santos. Uma limitao que traz reflexos </p><p>negativos para as exportaes e para o desenvolvimento </p><p>nacional. (...) (Fontana, Jlio. TCLD - 2006). </p><p>O sistema cremalheira torna-se ento um limitador para o escoamento das </p><p>cargas da MRS Logstica. A busca pelo aumento da produtividade uma constante </p><p>e a operao otimizada a chave para se alcanar este objetivo. </p><p>1.1 OBJETIVO </p><p>Este trabalho possui como objetivo a reduo do Headway de partida </p><p>independente da formao do trem (dupla, tripla, quadra, etc) e a diminuio do </p><p>tamanho do circuito de via, visando uma operao ferroviria segura, diminuio no </p><p>tempo do ciclo e consequentemente um aumento na produtividade do Sistema </p><p>Cremalheira. </p><p>1.2 DELIMITAO </p><p>Este trabalho demonstra testes e medies realizados em campo que foram </p><p>utilizados em uma simulao atravs de planilha excel, cujo objetivo aumentar a </p><p>produtividade de uma operao de transporte ferrovirio em um trecho de serra. </p></li><li><p> 14 </p><p>Planeja-se atingir este aumento atravs da diminuio do circuito de via e reduo </p><p>no tempo de partida, considerando uma curva de frenagem segura para operao. </p><p>1.3 IMPORTNCIA DO ESTUDO </p><p>A subida do trecho da Serra do Mar, em So Paulo, constitui uma das operaes </p><p>mais complexas do sistema ferrovirio brasileiro. Em uma regio de topografia </p><p>acidentada, foi construdo um sistema ferrovirio nico que opera com equipamentos </p><p>exclusivos e em linha dedicada. Por esta regio passa toda a carga para exportao </p><p>atravs do porto de Santos, um dos maiores do pas, alm da carga de consumo das </p><p>indstrias siderrgicas da regio. </p><p>Com uma demanda de carga muito superior a sua capacidade, uma operao </p><p>contnua, equipamentos com vida til muitas vezes j superada, a operao deste </p><p>trecho se torna complexa e as melhorias representariam ganhos financeiros </p><p>significativos. </p><p>Estes ganhos, podem vir do controle de falhas, atuando nos pontos mais frgeis, </p><p>como o controle de perdas de tempo na operao e na melhoria do processo. Para </p><p>se ter uma idia da sensibilidade do sistema, a pequenas melhorias, um ganho de </p><p>apenas 1 minuto em uma das operaes gera ao fim do dia a possibilidade de </p><p>execuo de mais uma viagem, ou seja, 2000 toneladas a mais por dia ou 60.000 </p><p>toneladas em um ms. </p><p>Existe um outro trecho alternativo que permite transportar cargas do planalto </p><p>para o litoral, que seria um caminho alternativo para este. No entanto, este no </p><p>pertence concesso da MRS Logstica e, portanto sua utilizao dependeria de </p><p>acordos e pagamentos de tarifas. Outras maneiras de se transportar a carga j </p><p>foram extensivamente estudadas, como esteiras transportadoras, cujo custo de </p><p>implantao elevadssimo. </p></li><li><p> 15 </p><p>O transporte de minrio para alimentao da indstria siderrgica da regio </p><p>corresponde a maior parcela da carga do trecho. Uma outra alternativa para esta </p><p>indstria seria o transporte por cabotagem, utilizando seu prprio porto particular. </p><p>Entretanto, o transporte ferrovirio possui tarifas mais competitivas que </p><p>conseguem ser mais atraentes do que qualquer outro modal. </p><p>A soluo para o aumento da produo reside apenas na diminuio do circuito </p><p>de via e reduo no tempo de partida, visto que no existem alternativas de </p><p>expanso, de uso de outra rota ou de outro meio de transporte. Logo todos os </p><p>esforos devem se voltar para melhorar a utilizao, a eficincia e a produtividade </p><p>do sistema. </p><p>1.4 JUSTIFICATIVA </p><p>Com o aumento da produo industrial demandando um transporte ferrovirio </p><p>cada vez mais rpido e com a entrada do sistema CBTC (Communications Based </p><p>Train Control) que prev uma circulao de trens a cada 15 minutos em mdia na </p><p>MRS Logstica, espera-se um maior nmero de composies parados no ptio de </p><p>Paranapiacaba e um aumento na fila para o escoamento das cargas pelo sistema </p><p>cremalheira. </p><p>1.5 ORGANIZAO DA MONOGRAFIA </p><p>Esta monografia est organizada em 6 (seis) captulos, sendo: </p><p> Captulo 2 : Histrico e Descrio do Sistema Cremalheira. </p><p> Captulo 3: Operao Atual do Sistema Cremalheira e suas Deficincias. </p><p> Captulo 4: Proposta para uma Nova Operao. </p></li><li><p> 16 </p><p> Captulo 5 : Concluses e Recomendaes; </p><p> Captulo 6: Referncias Bibliogrficas </p></li><li><p> 17 </p><p>2 Histrico e Descrio do Sistema Cremalheira </p><p>Figur...</p></li></ul>