Download - Drap - Final
CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL“ENG.° JAMES C. STEWART”
Gustavo Aparecido de Oliveira Dias PradoGustavo Cardoso da Silva
Henrique Galdino dos SantosLeonardo de Freitas Ramos
Willian Claudio Ferreira
DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO
São Paulo2012
GUSTAVO APARECIDO DE OLIVEIRA DIAS PRADOGUSTAVO CARDOSO DA SILVA
HENRIQUE GALDINO DOS SANTOSLEONARDO DE FREITAS RAMOS
WILLIAN CLAUDIO FERREIRA
Dispositivo de Reparo dosAtuadores de Pantógrafo
São Paulo2012
Trabalho de conclusão de curso apresentado à
banca examinadora do Centro de Formação
Profissional “Eng. James C. Stewart”, como
exigência parcial para conclusão do curso Técnico
em Sistemas Mecânicos de Transporte sobre
Trilhos.
Orientador: Professor Gilberto Campos Arruda
Gustavo de Oliveira Dias PradoGustavo Cardoso da Silva
Henrique Galdino dos SantosLeonardo de Freitas Ramos
Willian Claudio Ferreira
DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO
Orientador: Professor Gilberto Campos Arruda
Banca examinadora dos trabalhos de conclusão de curso em sessãopública realizada em 16/02/2012
____________________________Adil Ferreira de Sene
________________________________Edson Raymundo
____________________________Fabio Ueda
____________________________Reinaldo Szybisty da Silva
Trabalho de conclusão de curso apresentado à
banca examinadora do Centro de Formação
Profissional “Eng. James C. Stewart”, como
exigência parcial para conclusão do curso Técnico
em Sistemas Mecânicos de Transporte sobre
Trilhos.
Orientador: Professor Gilberto Campos Arruda
A nossos entes queridos,pelo incentivo e carinho.
AGRADECIMENTOS
Primordialmente a Deus, pela concessão da plenitude do raciocínio : sem a
Sua graça não seria possível a elaboração do trabalho de forma efetiva.
Aos nossos familiares dos membros do grupo, pois sem eles não seria
possível alcançar esse nível de formação e, consequ entemente, a estrutura de
nosso trabalho não existiria.
À direção, à coordenação e ao corpo docente do Centro de Formação
Profissional “Eng.° James C. Stewart” que, por seu empenho profissional e
didático, tornaram possível o alcance desta meta.
Aos funcionários da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos – CPTM
– lotados nas oficinas mecânicas de Presidente Altino e no Abrigo de Engenheiro
São Paulo, pelo auxílio em nossas tarefas de execução do projeto.
A todos que, de alguma forma, contribuíram para este projeto se tornar
realidade.
“O homem é um animal que usa ferramentas. Fraco pornatureza e de pequena estatura, ele fica em pé sobre umabase quadrilátera de aproximadamente 15 cm quadrados, te mque se firmar sobre suas pernas a fim de que os ventos fortesnão o derrubem.Contudo, ele pode usar ferramentas, pode criá -las; com elas amontanha de granito se transforma em poeira diante dele; osmares são sua rodovia lisa, os ventos e o fogo seusinfatigáveis corcéis.Em parte alguma você o encontrará sem f erramentas. Semferramentas ele é nada, com ferramentas tudo.”
Thomas Carlyle (1795 – 1881)
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................ ................................ ............................... 11
2. SITUAÇÃO ATUAL ................................ ................................ ........................ 12
2.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM ................................ ............................ 16
2.2. PROCESSO DE MONTAGEM ................................ ................................ ...19
2.3. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA PNEUMÁTICO ATUAL ........................ 21
2.3.1. SISTEMA DE MANUTENÇÃO ................................ ............................. 22
2.3.2. SISTEMA DE TESTE DE ESTANQUEIDADE ................................ .....22
3. QUALIDADE ................................ ................................ ................................ ..22
3.1. QUALIDADE NA CPTM ................................ ................................ ..............22
3.2. FERRAMENTAS DA QUALIDADE ................................ ............................. 24
4. DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO ..........25
4.1. O QUE É?................................ ................................ ................................ ...25
4.2. POR QUÊ? ................................ ................................ ................................ .26
4.3.QUANDO? ................................ ................................ ................................ ...26
4.4. QUEM?................................ ................................ ................................ .......26
4.5. ONDE? ................................ ................................ ................................ .......27
4.6. COMO FAZER?................................ ................................ .......................... 27
4.6.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM ................................ ..................... 33
4.6.2. PROCESSO DE MONTAGEM ................................ ............................. 36
4.7. QUANTO CUSTA? ................................ ................................ ..................... 39
4.7.1. AMORTIZAÇÃO ................................ ................................ ................... 40
4.7.2. VIDA ÚTIL DAS CAMISAS ................................ ................................ ..40
4.7.3. TEMPO HÁBIL PARA A REALIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO ...............40
5. CONCLUSÃO ................................ ................................ ................................ 41
BIBLIOGRAFIA ................................ ................................ ................................ .....42
APÊNDICES ................................ ................................ ................................ .........43
ANEXOS ................................ ................................ ................................ ...............50
SUMÁRIO DE FIGURAS
Figura 1. Chegada do Pantógrafo ................................ ................................ .........12
Figura 2. Empilhadeira no transporte do pantógrafo. ................................ ............13
Figura 3. Pantógrafo no cavalete para iniciar -se a manutenção. .......................... 13
Figura 4. Atuador do Pantógrafo. . ................................ ................................ .........14
Figura 5. Peças do pantógrafores. ................................ ................................ ........14
Figura 6. Dispositivo de Manutenção ................................ ................................ ....15
Figura 7. Funcionamento do dispositivo de manutenção atual . ............................ 15
Figura 8. Válvula Pneumática de 4 posições e 3 vias . ................................ ..........16
Figura 9. Base do atuador do pantógrafo ................................ .............................. 16
Figura 10. Atuador do dispositivo de manutenção em funcionamento ..................17
Figura 11. Atuador da mesa aliviando a pressão da mola . ................................ ...17
Figura 12. Atuador sendo aliviado e com isso aliviando a mola completamente . .18
Figura 13. Atuador desacionado com as molas totalmente aliviadas .................... 18
Figura 14. Realização do processo de montagem do atuador do pantógrafo .......19
Figura 15. Haste do atuador do pantógrafo danificada . ................................ ........20
Figura 16. Camisa do atuador danificada .......................................... ................... 20
Figura 17. Atuador pneumático 6”x 8” ................................ ................................ ...30
Figura 18. Atuador da base fixa e atuador da base móvel (guia). ......................... 31
Figura 19. Ponta do atuador da base fixa encaixando no suporte da guia. ..........31
Figura 20. Ponta do atuador da base móvel. ................................ ........................ 32
Figura 21. Tampa do atuador do pantógrafo presa no bloco fixo. ......................... 32
Figura 22. Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo - DRAP. ............33
Figura 23. DRAP em Operação. ................................ ................................ ...........34
Figura 24.Processo de desmontagem no DRAP................................. ..................35
RESUMO
Um componente vital na operação regular de qualquer trem unidade
elétrica (TUE) é o pantógrafo: responsável pela captação da energia elétrica da
catenária para a alimentação de todos os sistemas elétricos do trem. A avar ia do
pantógrafo pode resultar em sérios problemas no que diz respeito à operação do
trem, podendo ser desde a necessidade do reboque por uma locomotiva diesel -
elétrica até a quebra da rede aérea (situação que impossibilita a operação de
outros trens pelo trecho afetado). Para que problemas como esse não ocorram
devido à falta de manutenção do equipamento, a Companhia Paulista de Trens
Metropolitanos (CPTM) possui uma oficina de revisão e troca de componentes
dos pantógrafos no complexo de Presidente Altino . Esse setor é responsável por
manter todos os pantógrafos que fazem parte do patrimônio da CPTM. Das peças
que compõem o conjunto, o atuador responsável pelo acionamento do sistema é
essencial para o funcionamento desejado. Sendo assim, quando o pantógraf o é
desmontado para reparos, o atuador passa por uma manutenção que inclui
desmontagem, troca de retentores e lubrificação de componentes. Para que a
desmontagem seja possível, o setor dispõe de uma bancada de manutenção, cujo
sistema de segurança pode ser aperfeiçoado. Visando à implantação de um novo
sistema e à maior eficiência do processo de manutenção, foi projetada uma
bancada (Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP) com o
intuito de otimizar esse procedimento que seria feito em um m enor tempo e com
mais segurança, barateando, assim, o processo e tornando -o mais seguro para os
colaboradores da empresa.
ABSTRACT
A vital component in the regular operation of any electric train unit (TEU) is
the pantograph - responsible for capturing the power of the catenary for powering
all the electrical systems of the train. The failure of the pantograph can result in
serious problems with regard to the operation of the train, and may be from the
need of the trailer by a diesel-electric locomotive to break the air network (a
situation which precludes the operation of other trains affected by stretch) . For
problems like this do not occur due to lack of maintenance of equipment, the Sao
Paulo Metropolitan Trains Company (CPTM) has a workshop to review and
exchange of components in complex pantographs President Altino. This sector is
responsible for maintaining all the pantographs that are part of the heritage CPTM.
The pieces of the set, the actuator for driving the system is essential to work as
intended. So when the pantograph is disassembled for repair, the actuator goes
through a maintenance that includes disassembly, exchange of seals and
lubrication of components. For disassembly is possible, the sector has maintained
a bench, which, unfortunately, has no security system and that makes it
dangerous for the service operator and on top of some agile. In order to implement
a system safety and efficiency of the process, designed a bench (Device Repair of
Actuators Pantograph - DRAP) in order to optimize the maintenance procedure
that would be done in a shorter and safer, reducing thus the maintenance and
making it safer for company employees.
11
1. INTRODUÇÃO
A Companhia Paulista de Trens Metropolitanos (CPTM) é responsável por
várias oficinas de manutenção no segmento de material rodante. Tais oficinas se
concentram em três localidades: Lapa, Eng.° São Paulo – ambas na capital – e
Presidente Altino – no município de Osasco.
Uma dificuldade notável que ocorre no setor de pantógrafos – lotado no
complexo de Presidente Altino – refere-se à manutenção do atuador pneumático
que o equipamento possui. Este componente é o de valor mais elevado do
conjunto, por isso, os procedimentos que o envolvem devem ser otimizados.
No atual processo de manutenção, que envolve desmontagem, reparo dos
componentes e montagem, verifica -se a possibilidade de melhorias. Este projeto
visa à implantação de uma nova bancada para essa ma nutenção, atendendo,
assim, ao parâmetro de segurança para o operador, garantindo eficiência no
processo e manutenção efetiva das peças do atuador pneumático.
O Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo (DRAP) tem como
foco diminuir o tempo de reparo do atuador pneumático do pantógrafo, aumentar
sua vida útil, além de se aperfeiçoar o processo atual de manutenção tendo, como
base, os conhecimentos técnicos adquiridos no de correr do curso.
12
2. SITUAÇÃO ATUAL
Para um funcionamento ideal de qualquer equipamento em uma máquina,
é necessário realizar periodicamente sua manutenção. Neste trabalho ,
apresentaremos o pantógrafo e a manutenção de seu atuador pneumático , um
equipamento que existe nos trens unidade elétrica .
Pantógrafo é um equipamento eletropneumático que fa z a captação de
energia elétrica da rede aérea, com finalidade de alimentar os circuitos de
potência e auxiliares do Trem Unidade Elétrica.
A oficina situada em Presidente Altino é a responsável pela manutenção de
pantógrafos na Companhia Paulista de Tre ns Metropolitanos, recebendo estes
equipamentos por meio de transporte rodoviário dos abrigos da Lapa e de
Engenheiro São Paulo (Figura.1).
Figura 1. Chegada do Pantógrafo às oficinas de Presidente Altino, por meio de transport e rodoviárioFonte: Acervo Pessoal.
13
Ao chegar à oficina, o pantógrafo é transportado por meio de uma
empilhadeira a um cavalete, onde seus periféricos – réguas de cobre, canoas,
chifres, buchas, molas de tração, anéis de vedação, articulações mecânicas,
cordoalhas, atuador pneumático, entre outros – são inspecionados e retirados
para reparos e/ou substituição: (Figura s 2 e 3).
Figura 2. Operador de Máquinas Sr. Reginaldo conduzindo a empilhadeira, no transporte dopantógrafo. Fonte: Arquivo Pessoal
Figura 3. Pantógrafo no cavalete para iniciar -se a manutenção. Fonte: Acervo Pessoal
14
O atuador pneumático utilizado no pantógrafo é de simples ação (Figura 4)
e é constituído, em seu interior, de dois pares de molas e um separador (Figura
5). Este equipamento é alimentado por ar e é responsável pela subida e descida
das barras articuladas, permitindo assim a captação de energia elétrica da
catenária (Anexo A).
É um item que requer uma manutenção mais d etalhada, pois o seu mau
funcionamento contabiliza um enorme prejuízo e um grande transtorno, por
avariar tanto o conjunto pantógrafo, como o material rodante (trem) e a estrutura
da catenária.
Figura 4. Atuador Pneumático de Si mples Ação do Pantógrafo. Fonte: Acervo Pessoal.
Figura 5. Conjunto de dois pares de molas e separador do atuador pneumático do pantógrafo.Fonte: Acervo Pessoal
15
A manutenção do atuador atualmente é feita em uma m esa com
dimensões de 2,16 m de comprimento e 0,76 m de largura, sendo seu conjunto
composto por uma base com o perfil do cilindro, onde o atuador é colocado e
travado, evitando que, no momento do processo de manutenção, haja o risco de
escapar, causando um grave acidente com o operador, como também a avaria do
atuador (Figura 6).
Figura 6. Dispositivo de Manutenção do atuador pneumático do pantógrafo utilizado atualmente.Fonte: Acervo Pessoal.
Figura 7. Dispositivo de Manutenção do atuador pneumático do pantógrafo em funcionamento,estando o atuador da mesa destacado em cinza, e os parafusos prisioneiros dispostos na parte lateral
da mesa. Fonte: Acervo Pessoal.
Paralela a essa base, há um atuador de simples ação com curso e
diâmetro de 8 polegadas e com sua ponta confeccionada no perfil da haste do
cilindro (Figura 7).
Parafusos Prisioneiros
16
Esse dispositivo é controlado por uma válvula pneumática de 3 posições
e 3 vias que é responsável pelo acionament o e parada do atuador da mesa
(Figura 8).
A distância atual na mesa entre o atuador e a ponta do cilindro é de 180
mm sendo que este parâmetro permite a desmontagem do cilindro, porém ,
desconfortavelmente.
Figura 8. Válvula Pneumática de 4 posições e 3 via s.Fonte: Acervo Pessoal
2.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM
No processo de desmontagem, o cilindro é colocado na base e travado por
duas alças que são parafusadas (Figura 9). Neste momento, o atuador deve
encontrar-se desacionado.
Figura 9. Base a qual o atuador do pantógrafo é preso por meio das alças. Fonte: Acervo Pessoal
17
Em seguida, o atuador é acionado pela válvula pneumática de 3 posições e
3 vias por meio de uma alavanca, até que a haste do atuador comprima as molas
do cilindro motor (Figura10).
Figura 10. Atuador de simples ação do dispositivo de manutenção com curso e diâmetro de 8polegadas, comprimindo as molas. Fonte: Acervo Pessoal.
Este primeiro estágio se completa com o alívio da pressão exer cida pela
mola, permitindo a retirada, um a um, dos 6 parafusos e das 5 porcas da tampa
com duas chaves fixas (não existe a sexta porca, pois o projeto da tampa do
cilindro não permite a utilização d esse elemento de fixação, por ser o local de
entrada do ar). A cada parafuso retirado, é colocado um parafuso prisioneiro
(consiste numa barra de seção circular com roscas nas duas extremidades) , pois
o curso do atuador não consegue realizar esse processo de uma só vez (Figura
11).
Figura 11. Atuador da mesa aliviando a pressão da mola, para a retirada dos parafusos da tampa e acolocação dos parafusos guia na tampa flangeada. Fonte: Acervo Pessoal.
18
No segundo estágio, o atuador é aliviado pela alavanca da válvula (Figura
12). A mola é aliviada totalmente e são retirados todos os parafusos prisioneiros
e, consequentemente, a tampa do cilindro. Em seguida, são retirados os dois
pares de molas e o separador, sendo estes itens lavados e lubrificados, além de
serem substituídos os retentores e lubrificada a camisa do cilindro que permanece
preso na base da mesa (Figura 13).
Figura 12. Atuador sendo aliviado e com isso aliviando a mola completamente.
Figura 13. Atuador desacionado com as molas totalmente aliviadas. Fonte: Acervo Pessoal.
19
2.2. PROCESSO DE MONTAGEM
Posteriormente, o processo de montagem se realiza de modo a colocar
primeiramente os dois pares de molas e o separador na camisa do cilindro, já
lubrificada e com o atuador desa cionado. Em seguida, a tampa do cilindro é
encaixada na ponta do atuador, que é acionado e guiado pela mão do operador,
pois o centro do atuador não está no centro do cilindro, e, com isso, inicia -se o
primeiro estágio para a montagem sendo que a tampa é p ressionada junto às
molas até que se consigam colocar os parafusos prisioneiros.
O segundo estágio consiste na compressão total da mola (4 kg/mm), e
assim, um por vez, retiram-se os prisioneiros, colocando parafuso e porca,
finalizando o reparo, a manutenç ão do cilindro, recuando o atuador e terminando
o processo (Figura 14).
Figura 14. Tampa do atuador encaixado na ponta do atuador da mesa para a montagem e finalizaçãoda manutenção do atuador do pantógrafo. Fonte: Acervo Pessoa l.
20
São diversos os problemas, as implicações q ue estes dois processos
trazem. Entre outros podemos citar:
a) perda de tempo devido à utilização de um atuador com curso pequeno e com
isso o processo ter que ser realizado em dois estágios;
b) falta de espaço suficiente entre o atuador e o cilindro, dificultando a
desmontagem, podendo a montagem do cilindro provocar acidentes no operador;
c) falta de um sistema de segurança que proteja o operad or contra acidentes de
trabalho;
d) ausência de um teste mais eficiente para detectar a pre sença de vazamentos
no cilindro;
e) falta de um sistema que verifique a que pressão o cilindro trabal ha quando está
em funcionamento;
f) danificação da haste (Figura 15) e ranhuras na camisa do atuador pneumático
do pantógrafo (Figura 16).
Figura 15. Haste danificada devido a umamanutenção inadequada.
Figura 16. Detalhe da camisa do atuador dopantógrafo com ranhuras destacada em preto.
21
Portanto, uma manutenção rápida, segura e eficiente do atuador
pneumático do pantógrafo é mais do que necessária, pois este equipamento é
responsável pela subida e descida das barras articuladas, permitindo assim a
captação de energia elétrica da catenária. Há, no entanto, a possibilidade de se
realizar melhorias neste processo, otimizando o conforto do empregado bem
como prezando sua segurança, além de baratear e garantir uma maior eficiência,
na manutenção.
2.3. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA PNEUMÁTICO ATUAL
0Z1 = Alimentação de ar comprimido;
1Z1 = Unidade de conservação de ar, representação simplificada;
1V1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;
1V2 = Válvula 3/2 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;
2V2 = Válvula 2/2 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;
1A = Cilindro de simples ação, retorno por mola;
2A = Cilindro de simples ação, avanço por mola (Atuador do Pantógrafo);
M = Manômetro.
O sistema atual possui do is sistemas em um só: o de manutenção do
atuador do pantógrafo e o de teste de estanqueidade .
22
2.3.1. SISTEMA DE MANUTENÇÃO
Quando há alimentação do compressor 1Z1, podemos , então, acionar a
válvula 1V1 que avançará o cilindro 1A, para que seja feita a manutenção do
atuador do pantógrafo (2A).
Para que haja o retorno do cilindro 1A, basta somente acionar a válvula
1V1 que acontecerá o retorno.
2.3.2. SISTEMA DE TESTE DE ESTANQUEIDADE
Para se fazer o teste, basta o compressor 1Z1 alimentar a válvula 1V2, que
retornará o cilindro. Com o cilindro recuado, é fechada a válvula 1V2 para que o
ar do sistema não sofra alteração. Não havendo mudança na leitura do
manômetro M, pode-se avançar o cilindro 2A, por meio da válvula 2V2.Porém,
como esse sistema foi construído há 13 anos, sem haver a manutenção
necessária, esse sistema apresenta vazamentos, impossibilitando a realização do
teste de estanqueidade.
3. QUALIDADE
Antes da exposição do projeto, será explanado um dos conceitos que
guiaram os trabalhos do grupo na confecção do DRAP. Esse conceito é o de
qualidade, no qual baseamos a apresentação de nosso projeto, o Dispositivo de
Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP.
3.1. QUALIDADE NA CPTM
O toyotismo, empregado na reconstrução do Japão do pós -guerra,
posteriormente, disseminou-se por todo o mundo, uma vez que privilegia as
filosofias de qualidade que estão inclusas nessa metodologia visando a um
crescimento seguro, com bases sólidas. A CPTM se utiliza dessa metodologia
como principal filosofia no crescimento do plano de Expansão.
23
A CPTM, como prestadora de serviços públicos, adota parâmetros e
atributos para mensurar a qualidade do serviço oferecido aos seus usuários. São
nove atributos, descritos na página de gestão da qualidade no sítio da CPTM:
Regularidade – É o efetivo cumprimento das programações dos serviços,
horários e intervalos estabelecidos para a operação comercial normal.
Segurança Pública Operacional – É a capacidade de oferecer o serviço
com garantia de ordem pública para a prestação da integridade pessoal e
privacidade do usuário durante o consumo deste serviço e durante sua
permanência nas dependências da empresa.
Conforto – O bem estar do usuário nas instalações das estações e trens,
considerando a limpeza, higiene, composição, decoração do ambiente,
temperatura, ventilação, iluminação, d ensidade das pessoas nas plataformas e
nos trens, disponibilidade de equipamentos e procedimentos para os portadores
de necessidades especiais.
Confiabilidade – Confiança no funcionamento do sistema, evitando
interrupções na prestação de serviços, e també m no cumprimento das
programações de horários e compromissos estabelecidos, oferecendo alternativas
á continuidade dos serviços.
Utilidade – Facilidade de utilização do serviço de transporte e da
integração deste com outros modos, considerando o uso da ci dade, equipamentos
de acesso ao sistema, transferências dentro do próprio sistema, bem como os
demais serviços de transporte que se tem.
Atendimento – É a capacidade de agir prontamente com segurança e
cortesia nas rotinas, principalmente em situações d e emergência envolvendo
usuários, considerando o atendimento dos empregados, fornecimento das
informações e orientações, e a rapidez em restabelecer a situação á normalidade.
Rapidez – São os tempos de deslocamento nas estações e nas viagens
nos trens, considerando os tempos de compra de títulos de direito de
24
viagem,ultrapassagem de bloqueios,acesso ás plataformas e tempos de percurso
e de parada dos trens nas estações.
Preço – Valor que o usuário paga pelo uso do serviço (transporte),
considerando o valor agregado aos serviços prestados e a sua percepção relativa
aos outros modos de transporte e serviços congêneres.
Desses nove atributos, cinco são definidos como estratégicos, sendo os
focos principais da política e atuação da empresa: regularidade, con fiabilidade,
segurança pública operacional, atendimento e segurança operacional.
3.2. FERRAMENTAS DA QUALIDADE
Para que os conceitos de qualidade possam ser mais f acilmente aplicados,
traduzidos à realidade da empresa ou do projeto, existem ferramentas que
auxiliam no processo de implantação. Nesse trabalho de conclusão de curso, será
utilizada a ferramenta 5W2H.
Composto pelas sete perguntas principais para o desenvolvimento de um
projeto – What (o quê?), Why (por quê?), When (quando?), Who (quem?), Where
(onde?), How to do (como fazer?) e How Much (quanto custa?) - o 5W2H é um
checklist das atividades que serão desenvolvidas pelos colaboradores da
empresa. Ele funciona como um mapeamento destas atividades desde o seu
planejamento até a sua implantação.
25
4. DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DEPANTÓGRAFO
4.1. O QUE É?
O Dispositivo de Reparo dos Atuadores de P antógrafo – DRAP – tem por
finalidade realizar a manutenção em atuadores do pantógrafo, otimiza ndo o
processo de desmontagem e montagem atual, os quais fazem parte da
manutenção, além de promover melhorias no dispositivo que hoje é utilizado para
realizar a manutenção. No processo atual , há muita perda de tempo na
manutenção, devido ao comprimento do curso da haste do atuador da mesa ser
curto (8 polegadas), fazendo com que o processo de desmontagem e montagem
seja realizado em dois estágios, além de ser constatada a possibilidade de
melhorar o sistema de segurança para o operador.
Com a implantação do DRAP, o tempo para desmontagem e montagem
será reduzido, pois no dispositivo projetado o comprimento do curso será dobrado
(16 polegadas), permitindo assim que a montagem e desmontagem seja m feitas
em um único estágio apenas, dispensando o uso dos parafusos prisioneiros,
utilizados no processo atual . Além disso, o sistema pneumático projetado no
DRAP será mais eficiente e seguro se comparado ao anterior.
O sistema do DRAP é composto por:
02 unidades Manômetro “bar”01 unidade Válvula 3/3 vias NF acionamento por alavanca01 unidade Botão de emergência NA01 unidade Válvula 3/2 vias NA acionamento por rolete02 unidades Cilindro ISO ø 160 x 200 mm01 unidade Mesa de aço carbono04 unidades Rolamentos01 unidades Trava de aço inoxidável03 unidades Conexão T13 unidades Conexão10 unidades Mangueira Pneumática (metros)
26
4.2. POR QUÊ?
O processo, com a utilização do DRAP, se tornará mais rápido, porque
será realizado em apenas um estágio, garantindo assim certo lucro em
consideração do tempo empregado no processo anterior. Além disso, se tornará
mais seguro, devido à utilização de sistemas pneumáticos de segurança e por sua
desmontagem ser realizada com o atuador pneumático do pantógrafo disposto
com a tampa fixa do lado externo, diminuindo o risco de acidentes e evitando
danos a sua haste e camisa, porque o atuador do dispositivo não entrará em
contato direto sobre elas e sim sobre a parte traseira.
Outro fator que se deve levar em consideração é a ergonomia do
funcionário, respeitada no DRAP, porque a altura e a disposição dos
equipamentos no disposi tivo são projetadas para garantir total conforto durante o
trabalho.
4.3.QUANDO?
O DRAP pode ser implantado de imediato, já que é necessária apenas a
substituição do dispositivo atual por ele e também por já estar constatada a
necessidade de melhorias no p rocesso atual. Outra facilidade da implantação
deste dispositivo é devido à maioria dos equipamentos de sua compo sição ser
facilmente encontrada na própria empresa.
4.4. QUEM?
Os serviços a serem executados para confecção do DRAP podem ser
realizados pelos próprios funcionários da empresa, envolvendo os processos de
usinagem, caldeiraria, pneumática. Foram esses funcionários que relataram as
dificuldades e precariedades encontradas no processo atual.
27
4.5. ONDE?
A implantação deste dispositivo se destina ao setor de pantógrafos,
localizado na oficina da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos em
Presidente Altino, no processo de manutenção dos atuadores pneumáticos do
pantógrafo AM57BU. Este modelo de pantógrafo é utilizado nos trens séries:
1100,1400,1600,1700,4400 e 5500 – mantidos pela CPTM – e nas séries 2000,
2070, 2100, 5000 e 8000 – em operação na CPTM, porém mantidos por terceiros .
4.6. COMO FAZER?O DRAP foi projetado em uma mesa de aço com dimensões de 2,1 8 m de
comprimento e 0,78 m de largura, constituindo-se de dois atuadores pneumáticos
de seis polegadas de diâmetro por oito polegadas de curso , sendo um deles fixo
na mesa e o outro sobre uma base móvel. Para selecionar o modelo de atuador
que exerça a força necessária para a compressão da mola do atuador d o
pantógrafo, foram realizados testes de forças , em três tipos de atuadores; 6”x 6”,
6”x 8” e 8”x 8”.(tabela 1).
ATUADORES DE FREIO CPTMTESTE DE FORÇA
Atuador 6"x 6"Cilindro 1 Cilindro 2
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
1 70 1 672 254 2 2443 439 3 4214 616 4 600
Atuador 6"x8"Cilindro 1 Cilindro 2
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
1 96 1 772 250 2 2443 424 3 4244 590 4 583
* Modelo de atuador utilizado na confecção do projeto
28
Atuador 8" x 8"Cilindro 1 Cilindro 2
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
Pressão de teste(kgf/cm²)
Força verificada(kgf)
1 170 1 1692 480 2 4743 496 3 7864 1116 4 1096
Obs: Para cada tipo de atuador foram realizados testes com mais de um cilindro com pressões de
testes que variam de 1 kgf/cm² a 4 kgf/cm², verificando se a variação de força entre eles é
significativa.
As equações abaixo foram desen volvidas a partir dos resultados obtidos nos
testes acima.
PROJEÇÃO DAS FORÇAS DE ACORDO COM OS TESTES REALIZADOS
Equação Geral: y = a.x + b
Sendo: y = Força Alcançadax = Pressão do sistemaa = Constante Ib = Constante II
Atuador 8”x 8”
I. 474 = a. 2 + b
a = (474 – b)/2
a = 474 – (-157)/2
a = 315,5
II. 1105 = a.4 + b
1105 = (474 – b) /2. 4 +b
1105 = 948 – 2b + b
b = -15
Portanto para a equação geral temos:
y = 315,5. x-157
Tabela 1. Teste de Força
29
Atuador 6”x 8”
I. 250 = a.2 + b
250 – b = 2 a
a = 474 – (-90) / 2
a = 17
II. 590 = a. 4 + b
590 = (250 – b). 4/ 2 +b
590 = 500 – 2b + b
b = -90Portanto para a equação geral temos
y = 170.x - 90
Atuador 6”x 6”
I. 70 = a.2 + b
70 – b = 2 a
a = (70 – b)/2
a = 70 – (- 476)/2
a = 273
II. 616 = a.4 + b
616 = (70 – b)/2 . 4 + b
616 = 140 – 2b + b
b = - 47
Portanto para a equação geral temos:
y = 273.x - 476
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No projeto DRAP, a pressão de trabalho do sistema será de 6 bar, e, de
acordo com os cálculos de projeção das forças desenvolvidos anteriormente, foi
escolhido o atuador 6”x8” (Figura 17) por suas características: força de 930 kgf
cada um, totalizando uma força de 1860 kgf sufi ciente para vencer a força da
mola do atuador do pantógrafo que é de 1650 kgf, além de haver documentos de
teste provando desempenho, funcionamento, estanqueidade do cilindro, força e
seus respectivos resultados (Anexos B, C, D e E).
O fato de o atuador 6”x8” ainda ser encontrado na CPTM, embora não
mais seja utilizado, também contribui para esta escolha.
Figura 17. Atuador pneumático 6”x 8”, escolhido para a construção do protótipo.Fonte: Acervo Pessoal.
31
Na confecção do DRAP, a utilização de dois atuadores totaliza um curso de
16”, permitindo assim que tanto a desmontagem quanto a montagem do atuador
do pantógrafo seja realizada em um único estágio trabalhando a uma pressão de
6 bar que é monitorada por meio de um ma nômetro. Este processo é diferente do
processo atual que é feito em dois estágios e trabalha a uma pressão de 6 bar,
que não pode ser monitorada, devido ao manômetro da mesa estar danificado .
Preso à mesa por uma base fixa, um dos atuadores 6”x 8” terá a sua haste
encaixada na parte traseira de uma base móvel (guia cilíndrica retificada) com
comprimento total de 510 mm , fazendo com que, quando o dispositivo seja
acionado, a ponta da haste do atuador fixo que está encaixada, permita o avanço
da base móvel (figura 18 e 19).
Figura 18. Atuador da base fixa e atuador da base móvel (guia).Fonte: Acervo Pessoal
Figura 19. Ponta do atuador da base fixa encaixando no suporte da guia.Fonte: acervo Pessoal
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Simultaneamente à situação descrita anteriormente, a haste do atuador
que se encontra sobre a base móvel , também avança. Esta tem em sua parte
frontal um dispositivo cilíndrico com o perfil que se encaixa na parte traseira do
atuador do pantógrafo (figura 20).
Figura 20. Ponta do atuador da base móvel.Fonte: Acervo Pessoal
Paralelo a ponta do atuador da base móvel a camisa do atuador do
pantógrafo estará fixo sobre uma base móvel com rolamentos, que se desloca
sobre uma guia com comprimento de 155 mm, sendo sustentada por seis
pilastras que distribuem igualmente os esforços sofridos pela ação da base móvel
do atuador do pantógrafo. A tampa do atuador do pantógrafo ficará presa em um
bloco fixo na mesma altura da base móvel, e n a qual estará a camisa do atuador
do pantógrafo (Figura 21).
Figura 21. Tampa do atuador do pantógrafo presa no bloco fixo.Fonte: Acervo Pessoal.
Tampa
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4.6.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM
No processo de desmontagem do DRAP, o pro cedimento será diferente do
processo utilizado atualmente, pois a desmontagem do atuador do pantógrafo
será feita de maneira inversa: a tampa do atuador ficará presa no bloco e o
atuador do pantógrafo será colocado na base móvel, preso por duas alças sendo
que uma delas acionará um rolete responsável por permitir o acionamento do
sistema pneumático. Este procedimento constituirá um sistema de segurança,
ausente no processo atual, garantindo confiabilidade na manutenção, além da
segurança do operador (Figura 22).
Figura 22. Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo.Fonte: Acervo Pessoal
34
Em seguida, por meio do manípulo da válvula pneumática 3 posições e 3
vias, o operador coloca o manípulo na posição avanço e, com isso, o atu ador da
base fixa irá atuar, deslocando a base móvel (guia) e o atuador que está sobre
esta base móvel. Simultaneamente, o atuador da base móvel irá avançar
encaixando sua ponta na parte traseira da camisa do pantógrafo, exercendo a
força de 1860 kgf, comprimindo as molas da camisa do atuador do pantógrafo de
modo a permitir a retirada dos os seis parafusos e as cinco porcas da tampa com
duas chaves fixas (Figura 23).
Figura 23. DRAP em Operação.Fonte: Acervo Pessoal.
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Concluído este movimento, o operador leva o manípulo para a posição de
retorno, promovendo o retorno das hastes do atuador da base fixa (que
movimenta a guia cilíndrica retificada) e do atuador da base móvel, sendo a
camisa movimentada pela força da mola . Ao término do recuo, as molas estarão
totalmente aliviadas, tornando possível dois procedimentos: retirá -las
manualmente e em conjunto com o restante do corpo para o devido reparo e
realizar a manutenção do atuador do pantógrafo que consiste na lubrifica ção da
camisa, troca do anel de vedação e lu brificação das molas (Figura 24).
Figura 24.Processo de desmontagem do atuador do pantógrafo no DRAP .Fonte: Acervo Pessoal.
36
4.6.2. PROCESSO DE MONTAGEM
Há vantagem do processo de montagem do DRAP em relação ao
processo atual: uma vez que os atuadores da base fixa e da base móvel estão
centralizados, alinhados com a base do atuador do pantógrafo, não há
necessidade de o operador ficar centralizando as molas, pois no DRAP a
centralização é mantida tanto no processo de montagem, quanto na
desmontagem.
Para iniciar a montagem do atuador do pantógrafo, a haste do atuador da
base fixa estará recuada, fazendo com que a base móvel (guia) esteja também
recuada. A haste do atuador qu e se encontra fixado sobre está base móvel estará
recuada, estando à camisa sobre sua base móvel e encaixada na ponta da haste
deste atuador.
Posteriormente, após realizar a manutenção de reparo de peças e
lubrificação, o operador coloca os dois pares de molas e o separador dentro da
camisa, desloca o manípulo para a posição de avanço, fazendo com que a haste
do atuador da base fixa avance e atue sobre a base móvel. Simultaneamente, a
haste do atuador da base móvel avançará, com força necessária para encai xar a
camisa na tampa e permitir que o operador, com duas chaves fixas, coloque e
aperte os seis parafusos e as cinco porcas da tampa.
Para finalizar a manutenção, é realizado no atuador do pantógrafo o teste
de estanqueidade seguindo o procedimento do ma nual de manutenção Cofresbra
(Anexo A), detectando-se há algum tipo de vazamento de ar no atuador do
pantógrafo. Feito esse procedimento, o operador preenche a ficha de manutenção
da CPTM (Anexo F) descrevendo o que foi reparado e substituído .
Tanto no esquema pneumático (Figura 25) quanto no circuito de testes
(Figura 26), o projeto se baseia em um esquema si mples: o ar sai do compressor
1Z1 e passa pela válvula 2Z1, que, quando acionada, libera o ar que entra na
válvula 3Z1, que serve como segurança, pois ela só permite a passagem do ar
quando o cilindro do pantógrafo estiver completamente fixado.
37
Posteriormente temos o botão de emergência 4Z1. Por segurança, q uando
acionado, ele bloqueia o ar do sistema não permitindo que os cilindros se
movimentem.
No esquema pneumático, o ar chega aos cilindros fazendo o avanço. S e a
válvula 2Z1 for comandada novamente , poderá retirar o ar dos cilindros e fazer o
recuo.
Figura 25. Funcionamento do sistema pneumático do DRAP
0Z1 = Alimentação de ar comprimido;
1Z1 = Unidade de conservação de ar, representação simplificada;
2Z1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;
3Z1 = Rolete 3/2 vias, normal fechada e com retorno por mola;
4Z1 = Válvula de emergência 3/2 vias, normal aberta, acionamen to por botoeira e retorno por mola;
1A e 2A = Cilindro de simples ação, retorno por mola Ø 160x200 mm;
M = Manômetro.
Já no circuito de testes, o ar chega ao cilindro fazendo o recuo. Q uando o
cilindro estiver completamente recuado, não poderá haver perda de ar no sistema,
isto é averiguado pelo manômetro M. Movendo a alavanca da válvula 2Z1, o
cilindro avançará.
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Figura 26. Circuito pneumático de teste de estanqueidade do DRAP
0Z1 = Alimentação de ar comprimido;
1Z1 = Unidade de conservação de ar, repr esentação simplificada;
2Z1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;
3Z1 = Rolete 3/2 vias, normal fechada e com retorno por mola;
4Z1 = Válvula de emergência 3/2 vias, normal aberta, acionamento por botoeira e retorno por mola;
1A = Cilindro de simples ação, avanço por mola (Atuador do Pantógrafo);
M = Manômetro.
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4.7. QUANTO CUSTA?
O nosso projeto pode ser avaliado financeiramente de diversas formas. A
mais importante é o aumento da segurança e conforto do funcionário, além de
aumentar a produtividade.
Esse novo processo precisará de alguns mate riais (tabela 2). Os preços
apresentados foram retirados de 3 fornecedores independentes.
Und. Descrição da peça ou material Preço unitário Preço total2 Manômetro “medição em bar” R$ 29,65 R$ 59,302 Válvula Reguladora de Vazão R$ 32,76 R$ 65,521 Válvula 3/3 vias NF acionamento por
alavancaR$ 111,00 R$ 111,00
1 Botão de emergência NA R$ 78,37 R$ 78,371 Válvula 3/2 vias NA acionamento por rolete R$ 75,73 R$ 75,732 Cilindro ISO ø 160 x 200 mm R$ 1.200,00 R$ 2.400,001 Bancada de aço carbono R$ 688,00 R$ 688,004 Rolamentos R$ 20,00 R$ 80,001 Trava de aço R$ 7,00 R$ 14,003 Conexão T R$ 0,50 R$ 1,50
13 Conexão R$ 0,50 R$ 6,5010 Mangueira Pneumática (metros) R$ 2,50 R$ 25,00
Total R$ 3.604,92
A empresa gastará no total R$ 3604,92 para a aquisição de todo o material
necessário para o desenvolvimento do DRAP.
Utilizando esses materiais com a mão de obra da própria empresa para a
montagem do projeto, teríamos acresc ido nesse valor uma semana de trabalho de
dois mecânicos.
Empregados Valor dia individual 1 semana individual totalDois Mecânicos R$ 94,24 R$ 471,20 R$ 942,40
Como serão necessários dois mecânicos, este valor seria de R$ 942,40.
Material total R$ 3.604,92Mão-de-obra total R$ 942,40
Total R$ 4.547,32
Portanto, o preço total do projeto seria R$ 4547,32.
40
4.7.1. AMORTIZAÇÃO
Com o nosso projeto, teremos melhoras em dois segmentos, sendo eles: a
vida útil dos êmbolos e o tempo hábil para a realização d a manutenção.
4.7.2. VIDA ÚTIL DAS CAMISASConsiderando a descentralização da bancada atual, temos a vida da
camisa do atuador do pantógrafo diminuída drasticamente. Considerando que são
trocados em média cinco camisas por mês, devido a esta descentralização, s endo
o custo de cada camisa R$ 982,00, logo teríamos um valor total de R$ 4910,00.
4.7.3. TEMPO HÁBIL PARA A REALIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO
O nosso projeto pretende diminuir o tempo de serviço da realização da
manutenção do cilindro de forma considerável. O valor do dia de um mecânico na
CPTM é de R$ 94,24. No processo atual, são necessários 40 minutos para
realizar a manutenção, equivalente ao valor de R$ 7,85. Com a implantação do
DRAP, serão necessários apenas 15 minutos , custando a manutenção um valor
de R$ 2,94, gerando, com essa diminuição de tempo, uma economia de R$ 4,91.
Considerando que no período de 5 meses será feita a manutenção de 60
atuadores, o valor economizado com a redução do tempo será de R$ 294,60.
Desta forma o projeto DRAP será amortizado em c inco meses, somando a
economia na substituição das camisas (R$ 4910,00) com a redução do tempo de
manutenção nesses mesmos 5 meses (R$ 294,60), totalizando um valor de R$
5204,60.
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5. CONCLUSÃO
Para que qualquer manutenção ocorra de maneira eficien te, deve estar
sempre atualizada com os parâmetros tecnológicos de seu tempo e da situação
vigente em uma empresa, portanto, há necessidade de contínuo aperfeiçoamento
dos procedimentos que envolvem a manutenção de seus equipamentos. No caso
do Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP, sua ideia base é
substituir um sistema ultrapassado de manutenção, usado atualmente na CPTM,
tornando possível mais agilidade no reparo do atuador pneumático do pantógrafo,
componente essencial para o equipame nto.
Um fator de extrema importância é a segurança dos colaboradores
envolvidos nos processos de manutenção. A eficiência deve ser sempre aliada da
segurança, pois o fator humano é essencial nas diretrizes gerais de uma
organização. O DRAP foi projetado d e maneira a atender a esse requisito, pois
possui um sistema de segurança elaborado para evitar danos físicos ao operador
do dispositivo caso ele não esteja atento a duas questões mínimas: a correta
fixação do atuador do pantógrafo em sua base e o acioname nto do botão de
emergência.
Outro ponto que deve ser destacado é que muitas vezes um procedimento
pode ser aperfeiçoado com equipamentos que a empresa já possui em seu
patrimônio, basta direcionar seu emprego para o serviço desejado. O grupo teve
êxito neste conceito, pois o protótipo do DRAP foi totalmente confeccionado com
materiais que os setores de manutenção da CPTM possuem. Uma questão
importante é que os equipamentos de maior custo nesse protótipo – a válvula
direcional com alavanca e os cilindros pn eumáticos da bancada – embora estejam
fora de uso na companhia, ainda são encontradas em suas oficinas.
Por fim, concluímos que uma ferramenta de trabalho tal como o DRAP será
útil para atender a uma necessidade vital de manutenção da CPTM, e isso tornará
possível um reparo mais ágil do pantógrafo e, por consequência, de todos os
trens que a companhia mantém.
42
BIBLIOGRAFIA
Consórcio Cofresbra. (15 de 08 de 2007). Manual de Manutenção do pantógrafoAM57BU. São Paulo.
CPTM. (s.d.). Atributos de Qualidade . Acesso em Outubro de 2011, disponível em Site daCompanhia Paulista de Trens Metropolitanos: www.cptm.sp.gov.br/e_gestao/atributos.asp
CPTM. (s.d.). PROCEDIMENTO DE MANUTENÇÃO DO PANTÓGRAFO AM 57 -BU.São Paulo, SP: Acervo da empresa.
Junior, Veltan E. Martinelli (s.d.). Revisão Geral do Pantógrafo AM -57-BU.
Provenza, E. I. (1996). PROJETISTA DE MÁQUINAS PROTEC. São Paulo: F. Provenza.
Faeveley Transport, (23 de 06 de 2009). Procedimento de Teste: Cilindro de Freio UAHT6" X 8". São Paulo
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APÊNDICES
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ANEXOS
Anexo A – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo B – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo C – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo D – Faiveley Transport São PauloAnexo E – Faiveley Transport São Paulo
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ANEXO A
*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra.
52
ANEXO B
*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra
53
ANEXO C
*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra
54
ANEXO D
*Retirado de: Faiveley Transport São Paulo.
55
ANEXO E
*Retirado de: Faiveley Transport São Paulo.
56
ANEXO F
*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra