Implementação do processo de análise de falhas

Implementação do processo de análise de falhas

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Implementação do processo de análise de falhas na área de freios de vagões em uma empresa de logística

Itaúna - MG 2012

Implementação do processo de análise de falhas na área de freios de vagões em uma empresa de logística

Trabalho de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Produção no curso de Engenharia de Produção da Faculdade de Engenharia da Universidade de Itaúna.

Orientador: M.Sc.Christiano Alves de Lima Corradi

Itaúna - MG 2012

Implementação do processo de análise de falhas na área de freios de vagões em uma empresa de logística

Trabalho de curso apresentado ao curso de Engenharia de Produção da Faculdade de Engenharia da Universidade de Itaúna como requisito parcial à obtenção do grau de Engenheiro de Produção.

Este trabalho foi julgado adequado para obtenção da aprovação na disciplina Trabalho de Curso do curso de Engenharia de Produção da Faculdade de Engenharia da Universidade de Itaúna.

_ Professor orientador – Christiano Alves de Lima Corradi

_ Professor membro da banca – José Francisco

Aluno – Fabiano de OliveiraAluna – Régilan Rozária Ribeiro

_ Data:_/___/__

Dedicamos este trabalho a todos que de alguma forma contribuíram direta ou indiretamentepara a concretização deste objetivo e realização deste sonho.

Chegou o momento de agradecer a todos que contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho. Obrigado Senhor por estar ao nosso lado em todos os momentos e por colocar em nosso caminho pessoas tão especiais que, principalmente quando a palavra mais importante era superação, sempre estiveram ao nosso lado. Agradecemos aos nossos professores pelo apoio e pelos momentos de aprendizado, a todos os colaboradores da FAEN. Aos nossos colegas de classe pela convivência e troca de aprendizado, a todos que se fizeram presentes em nossas vidas durante este percurso.

“Quando se tem uma meta, o que era um obstáculo passa a ser uma das etapas do plano.”

Gerhard Erich Boehme

4 RESUMO

As ferrovias possuem três grupos de ativos: via permente , eletro-eletrônica e material rodante ( vagões e locomotivas).Com o aumento progressivo da demanda de transporte de carga junto as ferrovias e a manutenção da extensão quilométrica da malhas ferrovia,é essencial que estes ativos tenham o máximo de confiabilidade possível.Isto por que falhas em qualquer destes grupos podem ser um fator primordial para o não atendimento desta crescente demanda. Neste contexto o objetivo deste trabalho é identificar as possíveis falhas e seus efeitos,sugerindo registros,análise de dados de falhas, e a melhoria continua do processo de manutenção. Para desenvolvimento deste trabalho o primeiro passo foi a seleção dentro do grupo material rodante,dos ativos vagões,para propor a implementação do processo de análise de falhas utilizado atualmente pela empresa. Em seguida foram coletados dados sobre as falhas apresentadas para assim dentro do grupo material rodante vagões,ser identificado o sistema critico conforme critérios pré estabelecidos que consideram volume e custo de recuperação/reposição. Através destes critérios selecionou-se o Sistema de Frenagem de Vagões ,sendo realizada a estratificação das falhas de seus componentes,e posteriormente de seus subcompoentes chegando a causa raiz do problema, permitindo a elaboração de um fluxograma com a proposta de implementação do processo de análise de falhas de frenagem dos vagões utilizado pela empresa.

Palavras - Chave : Análise de falhas , Melhoria , Manutenção.

5 LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1- Classificação das Falhas12 
FIGURA 2- Curva da banheira16 
FIGURA 3 - Formulário FMEA18 
FIGURA 4 :Indice sugerido para avalição de severidade20 
FIGURA 5 - Indice sugerido para avalição da frequência dos modos de falhas20 
FIGURA 6 - Indice sugerido para avaliação da detecção dos efeitos de falha21 
FIGURA 7 - Etapas do processo de elaboração da FMEA21 
FIGURA 8 - Representação dos niveis hierárquicos em uma árvore de falhas24 
FIGURA 9 - Elementos de uma árvore de falhas25 
FIGURA10 - Evolução temporal das técnicas de manutenção industriais29 
FIGURA11 - Métodos de manutenção planejada30 
FIGURA 12 - Componentes de um programa RCM31 
FIGURA13 - Mapa do sistema ferroviário nacional34 
FIGURA 14 - Ferrovias do Brasil35 
FIGURA 15 - Percentual de participação dos modais rodoviário e ferroviário no mundo35 
FIGURA 16 - Vagão FR convencional36 
FIGURA 17 - Vagão FE com escotilhas e porta plugs36 
FIGURA 18 - Vagão FH com escotilhas,tremonha no assoalho e portas plug37 
FIGURA 19 - Vagão FL com laterais corrediças37 
FIGURA 20 - Vagão GT com bordas tombantes37 
FIGURA 21 - Vagão GP com bordas fixas e laterais38 
FIGURA 2 - Vagão GF com bordas fixas e fundo móvel38 
camelo38 
FIGURA 24 - Vagão HF fechado convencional39 
FIGURA 25 - Vagão HP fechado com proteção anticorosiva39 
FIGURA 26 - Vagão HA fechado aberto39 
FIGURA 27 - Vagão P convencional com piso metálico39 
FIGURA 28 - Vagão P com cabeceira40 
FIGURA 29 - Vagão P convencional com dispositivo para conteineres40 

FIGURA 23 - Vagão GF com bordas basculantes ou semitombantes com fundo tipo lombo de FIGURA 30 - Vagão PR com estrado rebaixado ..................................................................... 40

FIGURA 31 - Vagão TC convencional41 
FIGURA 32 - Vagão TS com serpentinas para aquecimento41 
FIGURA 3 - Primórdios do freio42 
FIGURA 35 - Sistema de freio43 
FIGURA 34 - O freio43 
FIGURA 36 - Sistema de freio parte pneumática44 
FIGURA 37- Mangueira do encanamento geral45 
FIGURA 38 - Engate cego45 
FIGURA 39- Torneira angular e reta45 
FIGURA 40- Encanamento geral46 
FIGURA 41-Torneira combinada com coletor de pó46 
FIGURA 42- Válvula de controle46 
FIGURA 43 - Reservatório combinado auxiliar e de emergência47 
FIGURA 4 - Tipos de Cilindros47 
FIGURA 45 - Dispositivo vazio-carregado48 
FIGURA 46 - Ajustador automático de folga48 
FIGURA 47 : Tirante de freio ou varão49 
FIGURA 48 - Freio manual49 
FIGURA49 - Falhas de frenagem dos vagões FCA51 
FIGURA51 - Falhas de frenagem por tipos de vagões52 
FIGURA 50 - Vagão Hopper fechado52 
FIGURA 52 - Organograma do local de realização do trabalho54 
FIGURA 53 - Mapa da FCA58 
FIGURA 54 - Fluxograma do serviço59 
FIGURA 5 - Modelo de Gestão da Manutenção60 
FIGURA 56 - Triângulo da Manutenção62 
FIGURA 57 - KMED mensal 201263 
FIGURA 58 - Representação KMED64 
FIGURA 59 - PDCA Análise de Falhas64 
FIGURA 60 - Fluxograma da análise de falhas dos vagões65 
FIGURA 61 -Fluxograma de manutenção dos vagões66 
FIGURA 62 - Etapas analisadas67 
FIGURA 63 - Registro das falhas67 

6 FIGURA 64 - Estratificação das fahas dos componentes de frenagem .................................... 68

FIGURA 65 - Freio manual68 
FIGURA 6 - Falhas do freio manual e suas causas70 
FIGURA 67 - Estratificação das falhas por ocorrência71 
FIGURA 68 - FTA desgaste da bucha71 

7 FIGURA 69 - Fluxograma da proposta para implementação da análise de falhas do Sistema de freangem dos vagões ............................................................................................................ 73

ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas
ALL-America Latina Logistica
ANTF-Agência Nacional Transporte Ferroviário
ANTT-Agência Nacional de Transporte Terrestre
BA- BAHIA
DNIT-Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte
EFC-Estrada de Ferro Carajás
EFVM-Estrada de Ferro Vitória Minas
ES-Espirito Santo
FCA-Ferrovia Centro Atlantica
FMEA-FailureModeandEffects
FNS-Ferrovia Norte Sul
FTA- Fault Tree Analysis
GAF-Grupo de Análise de Falhas
MCC-Manutenção Centrada em Confiabilidade
MG-Minas Gerais
PDCA-Plan, Do, Check, Action
SP-São Paulo
SR-Superintedência
RCA-Root Cause Analysis
RJ-Rio de Janeiro
TKU- Tonelada Kilometro Útil
TMEF-Tempo Médio entre Falhas
TMPR-Tempo Médio Para Reparo

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS SIADE -Sistema de Acompanhamento do Desempenho das Concessionárias de Serviços Públicos de Transporte Ferroviário TNL -Transnordestina Logistica

1  INTRODUÇÃO10 
2  REVISÃO BIBLIOGRÁFICA12 
2.1 Definição de Falhas12 
2.1.2 Análises de Falhas13 
2.1.3  Classificação das falhas14 
2.2 FMEA – Análise de Modos e Efeitos de Falha17 
2.3 FTA – Analise de Árvore de Falhas22 
2.3.1 A construção da Árvore de Falhas23 
2.4 Análise da Causa Raiz – RCA25 
2.4.1 Técnicas para Análise da Causa Raiz – RCA26 
2.5 Histórico da Manutenção27 
2.5.1 O Gerenciamento da Manutenção29 
2.5.2Definições de Manutenção .................................................................................. 30 
2.6 MCC – Manutenção Centrada em Confiabilidade30 
2.6.1 Objetivos da Manutenção Centrada em Confiabilidade30 
2.6.2 Vantagens da utilização da MCC31 
2.7  Ferrovia32 
2.7.1 Ferrovias no Brasil33 
2.8 Vagões Ferroviários36 
2.8.1 Tipos de Vagões36 
2.9  O Freio Ferroviário41 
2.9.1 Componentes do Freio Ferroviário de Vagões43 
3 PROBLEMA , PROPOSTA, OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA50 
3.1  Problema50 
3.2  Proposta50 
3.3  Objetivos50 
3.3.1  Objetivo Geral50 
3.3.2  Objetivos específicos50 
3.4  Justificativa51 
4  METODOLOGIA53 
4.1 Local de realização do trabalho53 
4.2  Escolha da Amostra54 
4.3 Método de Coleta de Dados54 
4.4  Método de Análise54 
5  DESENVOLVIMENTO56 
5.1  Descrição da empresa56 
5.1.1 Oficinas de Manutenção da FCA58 
5.2 Descrição do serviço oferecido59 
5.2.1 Fluxograma do Serviço59 
5.3 Sistema de Gerenciamento da Manutenção na FCA60 
5.4 Indicadores de manutenção da FCA63 
5.5 Descrição do processo atual de análise de eventos de frenagem64 
5.6.1 Fluxograma da Análise de falhas65 
5.6.2 O processo de manuteção65 

SUMÁRIO 5.6.3 Pontos observados ...................................................................................................... 66

frenagem67 
5.7 Definição dos componentes do freio manual68 
5.8 Funções do Freio Manual69 
5.9 Problemas apresentados pelos componentes do freio manual70 
5.10 Definição do subcomponente crítico71 
5.11 FTA das falhas do subcomponete critico71 
5.12  Análise da FTA72 
Sistema de frenagem dos vagões73 
6  CONCLUSÃO74 

5.6 Descrição da proposta de implementação do processo atual de análise de eventos de 5.13 Fluxograma da proposta de implementação do processo de Análise de Falhas do REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 76

10 1 INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, os países em desenvolvimento têm encontrado oportunidades de crescimento de sua economia devido às facilidades de comercialização e transporte de seus produtos, em conseqüência da globalização. Com este cenário, as empresas do ramo da logística tem recebido uma demanda muito elevada, forçando, assim, a necessidade de investimentos em infra- estrutura, capacitação e desenvolvimento de novas tecnologias para seus negócios.

Para a Ferrovia Centro Atlântica - FCA, empresa nacional do setor de logística é evidente este crescimento. Juntamente com a nova gestão, privatizada, e o novo cenário econômico, a demanda de transporte no Brasil tem crescido significativamente nos sistemas Centro- Sudeste, Minas-Bahia, Minas-Rio e, principalmente, no sistema Centro-Leste.

Atualmente, a FCA, é composta de linha singela com mais de 70 estações. Em uma estrada de ferro com esta característica, qualquer evento fora do esperado que venha a ocorrer ao longo da via, pode impactar na produção transportada e, conseqüentemente, na carga a ser carregada nos navios, obrigando a FCA a ter que pagar multa por permanência indevida dos navios no porto, impactando nos seus resultados.

Para gerenciar um volume de ativos como este, é necessária uma manutenção com níveis mundiais de qualidade. O controle da manutenção utiliza uma base sólida de gestão para manter a confiabilidade e, conseqüentemente, a disponibilidade destes ativos. As diretrizes de manutenção são o guia para o bom desempenho das equipes da função manter. Para o tratamento de perdas, seja na operacionalização ou manutenção destes equipamentos, é preciso que existam equipes responsáveis pelo estudo das causas fundamentais dos modos de falha, para que estas sejam controladas. Dentro deste contexto a proposta deste trabalho é a implementação do processo de Análise de Falhas na área de Freios de Vagões da Ferrovia Centro Atlântica em Divinópolis - Minas Gerais, a fim de controlar, analisar e intervir na manutenção dos ativos no momento em que haja a real necessidade, sem com isso interferir negativamente na disponibilidade dos mesmos, com vistas a uma manutenção, mais eficiente

ao aumento da confiabilidade e disponibilidade para o transporte de cargas em geral

no ponto de vista operacional e producente, ao aumento da flexibilidade quando necessário e

A implementação do processo de Análise de Falhas será realizada na área de Freios de Vagões do Corredor Centro Leste, na Oficina de Vagões da Ferrovia Centro Atlântica em Divinópolis - Minas Gerais.

12 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo dedica-se a revisão da literatura existente, que trata sobre o tema apresentando e os aspectos relevantes destacados pelos autores, a fim de possibilitar maior compreensão deste trabalho.

2..1Definição de Falhas

Falha é toda perda de função ou de desempenho de um equipamento. A metodologia MCC avalia as falhas sob diversos níveis: o nível do sistema, dos subsistemas, dos componentes, e em determinadas situação ao nível das peças (SIQUEIRA, 2005).

O sucesso de uma organização eficiente de manutenção está em assegurar o desempenho requerido pelo sistema ao menor custo possível. Isto significa que os métodos de manutenção devem estar baseados, sobretudo no claro entendimento das falhas que incidem sobre os diversos níveis do sistema (NASA, 2000).

Siqueira (2005) concorda ao dizer que, uma falha consiste na interrupção ou qualquer alteração da capacidade de um item desempenhar uma função desejada ou esperada. A classificação das falhas pode ser observada na FIGURA 1.

FIGURA 1- Classificação das Falhas Fonte: Siqueira (2005) adaptado

13 Para Siqueira (2005), os modos de falhas podem ser definidos em duas categorias:

Falha Funcional: é a incapacidade de qualquer item físico cumprir uma função para um padrão de desempenho aceitável;

Falha Potencial: é uma condição identificável e mensurável que mostra se a falha funcional está para ocorrer ou em processo de ocorrência.

De acordo com Siqueira (2005), as falhas funcionais ainda podem ser classificadas em três categorias:

Moubray (2000) enfatiza que uma falha evidente é aquela que, quando ocorrer, torna-se aparente para o grupo de operação ou manutenção sob condições normais cuja estratégia deverá ser a de prevenir uma falha simples. Tais falhas podem provocar a parada da máquina, a perda da qualidade do produto ou ainda podem estar acompanhadas de efeitos físicos como odor incomum, ruído elevado, escape de vapor, gotejamento de água ou óleo, dentre muitos outros.

Moubray (2000) lembra ainda que, nas falhas ocultas o item físico encontra-se em estado de falha, mas a mesma não é detectada. Estão geralmente associadas à operação dos dispositivos de segurança e proteção, utilizados com a intenção de evitar ou reduzir as conseqüências das falhas evidentes. Como, normalmente, não causam paradas da máquina, expõem a empresa a falhas múltiplas com conseqüências que podem ser graves ou até mesmo catastróficas. Na falha oculta a estratégia deverá ser a de prevenção para evitar a conseqüência de uma falha múltipla.

2..1..2 Análises de Falhas

Analisar uma falha é interpretar as características de um sistema ou componente avariado para determinar porque ele não mais executa sua função (AFFONSO, 2000).

A Análise de falhas é um processo critico na determinação das causas físicas dos problemas, basea-se em diversas disciplinas técnicas (G.J.Davies,1985). Affonso (2000, p. 1) sugere a seguinte sistemática de análise:

A análise de falhas não repetitivas, que não incorram em perda de produção, riscos de acidentes ou agressões ambientais, deve ser feita pelo encarregado da manutenção do equipamento seu supervisor e o engenheiro da área. Nesse processo questionam-se por volta de seis vezes o que causou a falha, por isso ele é chamado de 5 por quê.

As falhas repetitivas que incorram em perdas de produção, risco de acidentes ou agressão ambiental exigem uma análise mais detalhada e deve ser feita por um grupo composto, no mínimo, por uma pessoa da manutenção, uma da operação e uma da engenharia que conheçam os fatos.

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