best practice in heavy haul rail operations and maintenance
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Carlos Alceu, Senior Specialist in Infrastructure, from the Ministry of Transport has presented at the Heavy Haul Rail South America. If you would like more information about the conference, please visit the website: http://www.railconferences.com/heavyhaulrail/southamericaTRANSCRIPT
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
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Proatividade em Manutenção em Ferroviário de Carga Pesada
· Avanços tecnológicos
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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)
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Ponto de Intervenção
t1 t2 t3 t4 t5
CMpreventivo
Tempo
Índice de
degradação
E5
E1 E3 E4
E2
Pontos de falha
Limite Admissível Preditivo
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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
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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).
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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
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Cálculo dos Índices
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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
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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
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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
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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.
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Resultados da Aplicação do Procedimento
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
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Resultados da Aplicação do Procedimento
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
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Resultados da Aplicação do Procedimento
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.
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Resultados da Aplicação do Procedimento
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.
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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)