PAULO CESAR GALDINO FELIX

DETECTORES DE IMPACTO DE RODAS: DEFEITOS SUPERFICIAIS EM RODAS DE LOCOMOTIVAS E SUAS CAUSAS.

O AUTOR

PAULO CESAR GALDINO FELIX

• Engenheiro Mecânico – Universidade Federal do Ceará (1998)

• Mestre em Engenharia de Materiais – Universidade Federal do Ceará (2001)

• Prestação de serviços de Manutenção de Locomotivas –CFN e Metrofor - Fortaleza( 2000-2004)

• Analista Operacional na Manutenção de Locomotivas –FCA e VLI (2004 até hoje)

LOCALIZAÇÃO GEOGRÁFICA

QUAL A FREQUÊNCIA DOS IMPACTOS

Way SideCasa Branca

SP (VLI)

Way Side SaltoSP (Rumo)

Oficina de

Uberaba

COMO OCORRE O PROBLEMA

Festática

FestáticaIrregularidade

Irregularidade

Irregularidade

Irregularidade

Impacto

Impacto = Fdinâmica - Festática

ANÁLISE DO FENÔMENOOs impactos são determinados em níveis. E a locomotiva é multada podendo acumular no

máximo 6 pontos

A troca de locomotiva com impacto severo no trecho da Rumo é contabilizada como uma faixa e com isso há uma perda R$ 35.000,00

Baixo

Próxima entrada em oficina

Médio

Próxima entrada em oficina

Alto

Quando ocorrer um impacto

Severo

> 450 KN

Quando ocorrer um impacto

A Locomotiva é imobilizada no

trecho e retirada do trem.

Precisa ser enviada outra

locomotiva para seguir com o trem

120 KN ≤ Impacto ≤ 199KN

200 KN ≤ Impacto ≤ 349 KN

350 KN ≤ Impacto ≤ 449 KN

Dois impactos reistrados ou estiver

no critério Baixo e apresentar um

impacto nessa faixa

A locomotiva completa o ciclo e

entra na próxima oficina

2 pontos

na carteira

3 pontos na carteira

6 pontos na carteira

6 pontos na

carteira

ANÁLISE DO FENÔMENOImportância do Tratamento do Problema

• Custos: Despesas de R$ 1.441.536,00 com troca de rodeiros por causa de impactos

• Recorrência do problema: Todas as locomotivas que trocaram rodeirosreincidiram no problema do arraste

• Segurança: Os impactos de rodas além de danificar a via podem causar quebra de trilhos e avarias do material rodante

• Perda de produção: Bloqueio de locomotivas no trecho da Rumo

ANÁLISE DO FENÔMENO

• Grande número de impactos registrados nos Way sides (1.771 impactos em 4 meses)

• Grande número de impactos Altos (48 impactos em 4 meses)

• Grande número de impactos severos (35 impactos em 4 meses)

• Alto número de locomotivas bloqueadas pela ALL ( 32 locomotivas em maio)

0

323

403

285

372

0

6186

4573

0 15 9 10 120 4 9 14 70

403

507

354

464

0

100

200

300

400

500

600

700

jan/17 fev/17 mar/17 abr/17 mai/17

Impactos de Roda 2017

Baixo Médio Alto Severo TOTAL

ANÁLISE DO FENÔMENO

361

31 26 15 5

84%

91%

95%

99%100%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

105%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

SD5 SD70BB AC44 GT46 SD70Ace

PER

CEN

TUA

L

NÚ

MER

O D

E IM

PA

CTO

S

FROTAS

Média mensal de Impactos por FrotaJaneiro a Maio 2017

ANÁLISE DO FENÔMENO

Frotas Priorizadas para Tratamento

Frota SD5:

• 84% dos impactos

• Maior frota do Corredor

Frota AC44:

Circula no trecho de bitola larga no intercâmbio com a Rumo

Risco de bloqueio caso não seja tratada

ANÁLISE DOS PROCESSOSMetodologia Utilizada na Investigação do Problema

Peritagem Teste de campo Simulador

Telemetria Metalografia das rodas Literatura

Exame visualAcompanhamento de trens

ANÁLISE DOS PROCESSOSAnálise Metalográfica

Imagem extraída do artigoCalculation of temperatures in a sliding wheel/rail system and implications for wheel steel developmentK J Sawley

Foi evidenciada presença de Martensita

ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros

Maior parte dos rodeiros com marcas de arraste

ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros

Também foram identificados uma pouca quantidade de rodeiros com sinais de Fadiga de Contato de Rolamento ( RCF – Rolling ContactFatigue)

ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros

• Em 35% das locomotivas inspecionadas não foram encontrados defeitos superficiais nos rodeiros

• Pelas dificuldades de tratamento e pela quantidade, não foi priorizada a fadiga de contato

Diferença de altura de rodas além do permitido

ANÁLISE DOS PROCESSOSParada de Trens

por impacto de rodas

Material Mão de obra Método Máquina Meio ambiente

Molas das caixas de rolamento fora do encaixe

Amortecedor vertical não conforme

Excesso de folga nas caixas de rolamento

Aço das rodas fora de especificação

Perda de elasticidade das molas

Molas de materialinadequado

Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.

Curva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda (16Km/h)

Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens

Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)

Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento

Circulação da locomotiva sem aliviar o freio manual.

Desgaste superficial por fadiga de contato

Causa confirmada

Causa não confirmada

Molas quebradas

AC44 Aplic. freio independ. mais freio din. com a loco movimento.

ANÁLISE DOS PROCESSOSPeritagem de Rodeiros

5%

35

%

60

%Arraste de

Rodas

Desbalanceamento

Peso por Roda

Fadiga de contato de rolamento

• Curva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)

• Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h na SD5

• AC44 Aplic. freio independ. mais freio din. com a loco movimento

• Circulação da locomotiva sem aliviar o freio manual.

• Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens

• Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)

• Perda de elasticidade das molas

• Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento

• Excesso de folga nas caixas de rolamento

• Molas das caixas de rolamento fora do encaixe

• Molas quebradas

Parada de Trens por impacto de rodas – Estratificação por tipo de defeito

40000

30000

20000

10000

10 20 30 40 50 60 V (Km/h)

F (Kgf)

PLANO DE AÇÃOCurva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)

Curva SD40 original: 27.000Kgf @ 35 Km/h

Curva SD40 modificada (SD5): 37.000 Kgf @ 16Km/h

• Norma operacional de aplicação de freio independente em dinâmico permitia aplicar até 25% do de independente abaixo de 16 Km/h ( De acordo Norma AAR R-802)

• Ação: A Engenharia de Operação reduziu a velocidade máxima para aplicação de independente em dinâmico para 10 Km/h para frota SD5

16 Km/h

PLANO DE AÇÃOCurva de frenagem dinâmica deslocada para esquerda na SD5 (16Km/h)

Ação: Modificação da curva atual da frota SD5. O fabricante cobrou R$ 9.800,00 por locomotiva em um total de R$ 705.600,00 para frota SD5* Ação adiada para o segundo semestre de 2017 dentro do pacote de transferência de tecnologia obtido na

compra de locomotivas novas (SD70BB)

Curva selecionada: 27500 Kgf @ 20 Km/h

PLANO DE AÇÃO

• Ações:• Reuniões com as supervisões• Divulgação de desvios operacionais identificados na telemetria para

tratamento pela respectiva Supervisão do Operador• Fixação de informativos nas cabines

Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h. Falha Operacional.

Dinâmico Independente

Velocidade

PLANO DE AÇÃOAplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.

Em caso de Dúvida Consultar o GAF - Grupo de Análise de Falhas: (34)3318-4803/4841

A APLICAÇÃO EM CONJUNTO DE FREIO DINÂMICO E FREIO INDEPENDENTE CAUSA ARRASTE DE RODAS

DAS LOCOMOTIVAS QUE POR SUA VEZ CAUSA DEFORMAÇÃO (CALO) NA BANDAGEM. ESSES CALOS

SÃO MUITO PREJUDICIAIS TANTO PARA VIA PERMANENTE QUANTO PARA OS ROLAMENTOS E

MANCAIS DAS LOCOMOTIVAS E POR ISSO ESSAS LOCOMOTIVAS SÃO BARRADAS NOS DETECTORES DE

IMPACTOS DA RUMO E DA VLI

AS LOCOMOTIVAS SÃO DOTADAS DE REGISTRADORES DE EVENTOS (ZEIT, ROT, GOP) QUE NÃO DEIXAM

ESSES EVENTOS PASSAREM DESPERCEBIDOS

PEDE-SE ENTÃO O MÁXIMO DE CUIDADO AO OPERAR TRENS EVITANDO A APLICAÇÃO DE FREIO INDEPENDENTE

QUANDO ESTIVER EM FREIO DINÂMICO SENDO PERMITIDO APENAS NOS SEGUINTES CASOS:

LOCOMOTIVAS COM MOTORES DE TRAÇÃO DC (CORRENTE CONTÍNUA; U20, U22, BB36, SD40): ABAIXO DE 10

KM/H PODE-SE ENTRAR COM NO MÁXIMO 20 PSI DE FREIO INDEPENDENTE.

LOCOMOTIVAS COM MOTORES DE TRAÇÃO AC (SD70AC, SD70BB, GT46 e AC44): NÃO NÃO É PERMITIDA A

APLICAÇÃO DE FREIO INDEPENDENTE EM DINÂMICO EM NENHUMA VELOCIDADE.

IMAGENS DE RODAS RETIRADAS DE LOCOMOTIVAS SD40 EM UBERABA

INFORMATIVO DE LOCOMOTIVAS18/10/2017

EM DINÂMICO

FREIO INDEPENDENTE

VELOCIDADEACIMA DE 10

PLANO DE AÇÃO

Ações:• Mudança de procedimento de arrancada na Serra de Santos• Treinamento da equipe• Acompanhamento de ROT

Aplicação de freio independente mais freio dinâmico com a loco em movimento AC44

2Km/h

40000 Kgf

26 psi

PLANO DE AÇÃO

Ações:• Intertravamento do Freio Eletrônico com o Freio Dinâmico• Instalação do relé IBR no circuito do freio eletrônico• Corte do dinâmico com aplicações de freio independente acima de 14 Km/h• Validado com a Engenharia de Operação

Esquema elétrico da modificação do freio eletrônico

Informativo de Alteração

Aplicação do freio independente mais o freio dinâmico acima de 10 km/h.

Executando a modificação

PLANO DE AÇÃOCirculação da locomotiva sem aliviar o freio manual.

Ação

• Intensificação de DTO’s – Diagnósticos Técnicos Operacionais pelos Inspetores da Operação

• Frotas SD5 e AC44

PLANO DE AÇÃO

Ações:

• Compra emergencial de cinquenta cabos jumper

• Travamento do cabo jumper na locomotiva para dificultar o roubo

• Limitação de duas locomotivas rebocadas mortas em trem optando-se por rebocar comandadas com cabo jumper passado

Excesso de locomotivas rebocadas mortas em trens

• Muitas ocorrências de furto de cabos jumper forçando a Operação a colocar várias locomotivas rebocadas mortas em trem

PLANO DE AÇÃOControle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA)

O que diz a Literatura

Fonte: American Air Brake Association (ABA)

PLANO DE AÇÃO

ROT da loco 8573.O dinâmico é levado ao máximo rapidamente.itervalo de gravação de 1 seg e simulado com aderência de trilho molhado.Quando o esforço de compressão chegou a 75 ton ocorreu uma falta de aderência e a locose protegeu reduzindo assim a excitação e consequentemente reduziu o esforço decompressão. Momento que nos leva a crer que houve o deslizamento de um rodeiro.

Controle de velocidade apenas com o freio dinâmico (sem aplicar MFA – AC44 e SD5)

PLANO DE AÇÃODesbalanceamento de peso por rodas

• Perda de elasticidade das molas

• Falta de chapas de desgaste na caixa de rolamento

• Excesso de folga nas caixas de rolamento

• Molas das caixas de rolamento fora do encaixe

• Molas quebradas

VERIFICAÇÃO DE RSULTADOSDesbalanceamento de peso por rodas

Ações:• Padronização do processo de inspeção de locomotivas com impacto• Aquisição de chapas de desgaste faltantes• Retenção de locomotivas para soldagem de chapas

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323

403

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4573

4120 14 22

35 27 16 17 20 25 19 17 120

15 9 10 12 7 5 3 2 3 2 2 0 0 1 0 1 00 4 9 14 7 1 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00

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jan/17 fev/17 mar/17 abr/17 mai/17 jun/17 jul/17 ago/17 set/17 out/17 nov/17 dez/17 jan/18 fev/18 mar/18 abr/18 mai/18 jun/18

Registro de impactos em Locomotivas

Baixo Médio Alto Severo Total

VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS

Início das ações

Início dos estudos

VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS

361

31 2615

5

128

21 24

2 3

0

50

100

150

200

250

300

350

400

SD5 SD70BB AC44 GT46 SD70Ace

NÚ

MER

O D

E IM

PA

CTO

S

FROTAS

Média mensal de Impactos por FrotaJaneiro a Maio Vs Outubro Dezembro/2017

64,5% 30% 8% 87% 40%

As ações tiveram efeito colateral positivo sobre as outras frotas

VERIFICAÇÃO DE RSULTADOS

• Redução De 59% dos impactos registrados (média de fevereiro a maio de 2017 comparado com a média de outubro a dezembro de 2017)

• Desde julho de 2017 não houveram mais impactos severos

• Nenhum trem foi bloqueado na Rumo logística

• Redução em 70 % da troca de rodeiros

PRÓXIMOS PASSOS

• 2018 – Modificação de curva de dinâmico da frota SD5 (Combate ao Arraste de rodas)

• 2018 – Instalação de intertravamento de freio dinâmico com freio independente na frota AC44 (Combate ao Arraste de rodas)

• 2018 - Instalação de torno de subsolo para torneamento econômico de rodas em Paulínia (combate a RCF)

• 2018 - Instalação de lubrificadores de trilho no Corredor Centro sudeste (Combate a RCF)

• 2019 - Instalação de modificadores de atrito no Corredor Centro Sudeste (Combate a RCF)

PAULO CESAR GALDINO FELIX

DETECTORES DE IMPACTO DE RODAS: DEFEITOS SUPERFICIAIS EM RODAS DE LOCOMOTIVAS E SUAS CAUSAS.