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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

SEÇÃO DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO DE TRANSPORTES FERROVIÁRIO DE CARGA –

MRS / VALE

MARCELO MORAES NEVES

UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO PARA ESTUDO DE PROCESSOS DE

RECUPERAÇÃO DE COMPONENTES DE VAGÕES NAS OFICINAS DA ESTRADA

DE FERRO VITÓRIA A MINAS

Rio de Janeiro

2008

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CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO DE TRANSPORTES FERROVIÁRIO DE CARGA –

MRS / VALE

MARCELO MORAES NEVES

UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÃO PARA ESTUDO DE PROCESSOS DE

RECUPERAÇÃO DE COMPONENTES DE VAGÕES NAS OFICINAS DA ESTRADA

DE FERRO VITÓRIA A MINAS

Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Transportes Ferroviário de

Carga do Instituto Militar de Engenharia, como requisito para diplomação.

Orientador: Prof. Altair Ferreira Filho, Dr.

Tutor: Eng. Eduardo Santana

Rio de Janeiro

2008

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Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha

Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270

Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia e da VALE

(COMPANHIA VALE DO RIO DOCE), que poderá incluí-lo em base de dados,

armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de arquivamento.

É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre

bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que

esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações,

desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica

completa.

Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do autor e do

orientador.

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AGRADECIMENTOS

Agradeço à VALE (Companhia Vale Rio Doce) pela oportunidade, patrocínio ecrédito na construção deste trabalho.

Ao Instituto Militar de Engenharia (IME), meus sinceros agradecimentos pela

hospitalidade e ensinamentos transmitidos.

Ao Prof. Dr. Alatir Ferreira Filho, Dr. Luiz Antônio Silveira Lopes e ao Sr. Manuel

Mendes, muito obrigado pelos incentivos, conselhos e amizade que formaram umdos pilares deste curso.

E aos demais professores, que de alguma forma contribuíram na elaboração desse

trabalho.

Aos meus pais e esposa, pelo amor, incentivo e por confiarem sempre em mim.

Aos colegas de turma deste curso que além de sermos colegas de trabalho,

construímos uma amizade para vida toda.

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SUMARIO

1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 9

1.1. O Problema ................................................................................................... 91.2. Objetivo ....................................................................................................... 13

1.3. Justificativa .................................................................................................. 14

2. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 15

2.1. A VALE ........................................................................................................ 15

2.2. Sistema Produtivos...................................................................................... 18

2.3. Transporte Ferroviário ................................................................................. 21

2.4. Estrada de Ferro Vitória a Minas – EFVM ................................................... 252.5. OFICINA DE VAGÕES DA VALE ................................................................ 27

2.5.1. Oficina de materiais rodantes – Casa de rodas ........................................... 30

2.5.2. Oficina de materiais fundidos ...................................................................... 38

2.5.3. Oficina de válvulas de freio ......................................................................... 42

2.6. Manutenção ................................................................................................. 47

2.6.1. Manutenção Corretiva ................................................................................. 49

2.6.2. Manutenção Preventiva ............................................................................... 51

2.6.3. Manutenção Preditiva .................................................................................. 52

2.6.4. Manutenção Detectiva ................................................................................. 54

2.6.5. Engenharia de Manutenção ........................................................................ 54

2.7. Pesquisa Operacional ................................................................................. 55

2.8. Simulação Computacional ........................................................................... 57

2.8.1. Definições .................................................................................................... 58

2.8.2. Aplicabilidade .............................................................................................. 60

2.8.3. Modelos de Simulação ................................................................................ 61

2.8.4. Vantagens da Simulação ............................................................................. 62

2.8.5. Limitações da Simulação ............................................................................. 62

2.8.6. Terminologia ................................................................................................ 63

2.8.7. Arena ........................................................................................................... 64

3. ESTUDO DE CASO ........................................................................................... 67

3.1. Definição do Problema ................................................................................ 67

3.2. Manutenção de Vagões ............................................................................... 67

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3.3. Simulação .................................................................................................... 74

3.3.1. Definição do problema ................................................................................. 74

3.3.2. Identificação das variáveis .......................................................................... 743.3.3. Coleta de dados .......................................................................................... 75

3.3.4. Construção do modelo ................................................................................ 78

3.3.5. Validação e verificação ................................................................................ 81

3.3.6. Simulação e análise dos resultados ............................................................ 82

3.4. Propostas .................................................................................................... 87

4. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 88

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 01 – Comparação dos sistemas ferroviários no mundo................................. 21

Figura 02 - Mapa do Sistema Ferroviário Nacional .................................................. 22

Figura 03 – Oficina de Vagões de Tubarão .............................................................. 27

Figura 04 – Lay-out da Oficina de Vagões de Tubarão ............................................ 28

Figura 05 – Casa de rodas de Tubarão .................................................................... 31

Figura 06 – Torno de rodas automatizado ................................................................ 32

Figura 07 – Perfil da roda ......................................................................................... 33

Figura 08 – Reperfilamento de rodeiros ................................................................... 34 Figura 09 – Torqueamento de parafusos ................................................................. 35

Figura 10 – Fadiga em rolamentos ........................................................................... 36

Figura 11 – Falha de rolamento ................................................................................ 37

Figura 12 – Bancada para auxílio na montagem de truque ...................................... 38

Figura 13 – Acidente causado por quebra de lateral ................................................ 40

Figura 14 – Frame Brace / conceito ......................................................................... 41

Figura 15 – Bancada de teste de válvula de controle ............................................... 42

Figura 16 – Esquema de sistema de freio ................................................................ 43

Figura 17 – Teste de single car – manual e automático ........................................... 44

Figura 18 – Esticão seguido de acidente .................................................................. 45

Quadro 01 – Tipos de manutenções em vagões. ..................................................... 68

Quadro 02 – Serviços executados por plano de manutenção .................................. 69

Figura 18 – Fluxo de recuperação de truques .......................................................... 70

Figura 19 – Fluxo de manutenção de rodeiros ......................................................... 72

Figura 20 – Fluxo de recuperação de válvulas ......................................................... 73

Figura 21 – Quadro utilizado para coleta de dados .................................................. 77

Figura 23 – Resultado do Imput Analyser do processo de recuperação de lateral ... 78

Figura 24 – Resultado do Imput Analyser do processo de montagem de truques ... 79

Figura 25 – Resultado do Imput Analyser do processo de inspeção de truques ...... 79

Figura 25 – Modelo casa de rodas ........................................................................... 80

Figura 26 – Modelo Recuperação de truques ........................................................... 81

Tabela 01 – Comparação de valores coletados x dados do relatório do Arena........ 82

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Tabela 02 – Resultados obtidos após a simulação do cenário atual da oficina ........ 83

Tabela 03 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 2 .............................. 84

Tabela 04 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 3. ............................. 85

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LISTA DE ABREVIATURAS

EFVM – Estrada de Ferro Vitória a Minas

EFC – Estrada de Ferro Carajás

FCA – Ferrovia Centro Atlântica

ES – Espírito Santo

MG – Minas Gerais

MA – Maranhão

Mta – Milhões de toneladas por ano

SIC - Sistema de Informações a Clientes

EDI - Troca Eletrônica de Dados

GAVAG – Gerência de Manutenção de Vagões

PO - Pesquisa Operacional

MPVM01 – Manutenção Preventiva Vagão Minério 01

MPVM02 – Manutenção Preventiva Vagão Minério 02

FDCI – Plano de Cilindro de Freio

FVS – Plano de Freio para Válvula de Serviço

FVE – Plano de Freio para Válvula de Emergência

FAJ – Plano de Freio para Ajustador

CCT – Plano do Conjunto de Choque-Tração

IC - Intervalo médio entre chegadas de rodeiros ferroviários

TA - Tempo médio de Atendimento

NA - Número de funcionários por cada atividade

TF - Tempo de permanência do rodeiro em cada atividade do processo

NF - Número médio de rodeiros produzidosρ - Taxa de ocupação das atividades

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RESUMO

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ABSTRACT

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1. INTRODUÇÃO

1.1. O Problema

O intenso mercado competitivo que as empresas vivenciam atualmente obriga que

as mesmas busquem uma posição mais privilegiada ou até mesmo a sua

sobrevivência através do aumento constante da produtividade associada a um

menor custo de produção. Isso significa sistemas produtivos mais enxutos, menos

desperdícios, mantendo a qualidade e a garantia da satisfação dos clientes,principalmente no setor de serviços.

A velocidade do fluxo de informações juntamente com a integração dos sistemas faz

com que os mesmos sofram uma forte influência no ambiente onde estão inseridos.

Conforme CARVALHO e PORTO (2001, p. 1), essa influência é conseqüência da

globalização que une mercados, cria fluxo de informações mais rápidas e mais

eficientes.

Com o aumento da demanda do minério de ferro no mercado mundial, obteve-se um

crescimento da capacidade de produção e transporte deste material traduzido em

investimentos tecnológicos como melhoria da condição operacional da via

permanente, aquisição de material rodante (frota de vagões e locomotivas) bem

como a recuperação da frota sucateada, nova tecnologias de controle de tráfego,

visando aumento da produtividade, segurança e confiabilidade das operações,

capacitação empresarial e desenvolvimento de seus profissionais.

A filosofia da manutenção, definida por um conjunto de princípios para a

organização e execução da manutenção, delimitado por uma política de manutenção

bem detalhada com as descrições das inter-relações entre os escalões da

manutenção, os níveis de intervenção e os níveis de manutenção a serem aplicados

para a manutenção de um item, são responsáveis pelos resultados da empresa e

pelo cumprimento dos objetivos da manutenção, ou seja, garantir a máxima

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disponibilidade e confiabilidade operacional nos níveis necessários aos planos de

produção, com custo otimizado e atendendo às necessidades de qualidade,

segurança e preservação do meio ambiente.

O sistema de gestão, fator fundamental para a eficiência da manutenção, é formada

por um conjunto de procedimentos e controles necessários às diversas atividades de

manutenção, devidamente informatizados e consolidados em um ou mais manuais

ou padrões da empresa, com a descrição dos procedimentos e controles que devem

ser utilizados pela manutenção.

Devem ser considerados alguns fatores determinantes para um sistema de gestão

da manutenção:

a) Filosofia e Estratégias de Manutenção

Dependem essencialmente do desenvolvimento tecnológico, da cultura da

empresa, da sua área de manutenção, das necessidades operacionais da

produção e das diretrizes da empresa.

b) Estrutura Organizacional

Tipo de estrutura organizacional considerando também as condições da

utilização da mão-de-obra própria e terceira e a participação da operação

na manutenção modificam bastante o sistema gerencial;

O organograma de manutenção, no que diz respeito à distribuição de

funções, disponibilidade de pessoal, programação e controle, causagrande impacto no sistema de manutenção.

c) Desenvolvimento Tecnológico

É o principal fator que atua diretamente sobre o sistema;

Desenvolvimento crescente de novas tecnologias de manutenção, rápidas

mudanças nos sistemas de informações (software, hardware) em virtude

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da evolução contínua e acelerada da área de informática e o nível de

capacitação técnica do pessoal de manutenção.

Dentre as inúmeras áreas de atuação para a garantia da eficiência da gestão da

manutenção, escolhemos como fruto deste estudo à utilização de técnicas e teorias

que proporcionem aumento de produtividade utilizando o software Arena como uma

ferramenta de simulação, para analise dos processos de recuperação de

componentes de freio, truques e rodeiros ferroviários na EFVM.

Dentro desse enfoque, a simulação aparece como uma poderosa técnica de analise

na solução de diversos problemas, relacionados a processos, manufaturas, etc. Um

estudo de simulação permite, entre outras possibilidades que se façam analises de

um sistema que ainda não existe, obtendo informações importantes para o objetivo

do estudo realizado. Isso se faz através da construção de um modelo lógico

matemático, que represente de forma satisfatória o sistema real.

Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinado

sistema através de modelos, que imitam na totalidade ou em parte as propriedades

e comportamentos deste sistema em uma escala menor, permitindo sua

manipulação e estudo detalhado.

A evolução vertiginosa da informática nos últimos anos tornou o computador um

importante aliado da simulação. A simulação por computador é usada nas maisdiversas áreas, citando como exemplos as análises de previsão meteorológica,

dimensionamento de call centers, treinamento de estratégia para militares e

pilotagem de veículos ou aviões. Até mesmo o estudo aerodinâmico, antes feito por

maquetes, pode ser realizado agora pelo computador.

A simulação de processos permite que se faça uma análise do sistema em questão

sem a necessidade de interferir no mesmo. Todas as mudanças e conseqüências,

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por mais profundas que sejam, ocorrerão apenas com o modelo computacional e

não com o sistema real.

Trata-se de um estudo de baixo custo, visto que todo o trabalho de implementação é

testado no computador, permitindo ainda o teste de inúmeros cenárias e alternativas

de solução para o sistema em estudo.

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1.2. Objetivo

Este trabalho tem como objetivo simular os processos atuais de recuperação de

componentes de freio, truques e rodeiros da EFVM, utilizando como ferramenta de

simulação o software Arena.

Com o resultado destas simulações, estudar quais seriam as quantidades ideais de

componentes de cada processo de recuperação acima citadas para atendimento das

manutenções de vagões nas oficinas distribuídas ao longo da EFVM, evitando

assim, gastos com excesso de manutenções e componentes parados como tambémfalta destes para a manutenção de vagões. Identificar e analisar limitações e pontos

que possam ser melhorados, numa visão de redução de custos e aumento de

produtividade.

Iniciar com um levantamento abordando itens como instalações físicas, capacidade

produtiva e estratégia de manutenção, coletando informações como exemplo mão-

de-obra, regime de trabalho, produção diária, máquinas e equipamentos utilizados,percentual de sucateamento, tempos de realização das atividades, etc. para as

atividades realizadas em cada processo de recuperação de componentes. Com este

levantamento, utilizar o Input Analyser para descobrir qual será a melhor distribuição

de probabilidades de cada atividade e assim criar o modelo e simular no Arena os

processos a serem estudados.

Após organização dos dados obtidos, serão realizadas simulações alterandoalgumas variáveis, como: número de funcionários e máquinas (gargalos) e horário

de trabalho para definirmos qual será a capacidade de produção da oficina, definir

quantidade de funcionários, equipamentos, regime de trabalho e investimento em

novas instalações com o objetivo de aumentar a produtividade com o menor custo

para o atendimento das metas estabelecidas.

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1.3. Justificativa

O interesse pela escolha desse tema surgiu durante participações em reuniões deprogramação entre supervisões da oficina de vagões, onde são tratados os desvios

ocorridos no processo de manutenção de vagões para o não atingimento de metas.

Nestas reuniões gerenciais são traçados alguns planos de ação para os itens mais

relevantes, aparecendo freqüentemente como problema, a de falta componentes

para a manutenção de vagões além do excesso de hora extra realizadas pelos

funcionários envolvidos nesse processo.

O trabalho tem sua relevância por demonstrar que a simulação é uma poderosa

ferramenta para o auxilio na tomada de decisão gerencial e estratégica, inclusive

para a melhoria da produtividade e qualidade de serviços prestados.

Mostra a importância de se utilizar a simulação para a análise de alternativas antes

da implementação de qualquer uma delas ou como, por exemplo, identificargargalos, redimensionar postos de trabalho ou modificar estruturas existentes.

Devido ao crescimento da frota, por meio de aquisições de vagões bem como o

aumento no percentual de disponibilidade desses ativos para atender a demanda de

transporte, percebeu-se a necessidade de aumentar a quantidade de manutenções

preventivas, sem que houvesse nenhum estudo ou análise de mudanças de

processos, verificando-se a necessidade de analisar o processo de manutenção de

rodeiros ferroviários a fim de observar algumas características da oficina como, por

exemplo, o tamanho médio das filas, a taxa de utilização das máquinas e a

produtividade dos funcionários.

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Na Vale, o minério é um dos destaques do portfólio de produtos. De qualidade

superior, ele é exportado para os quatro cantos do globo e acompanha o

crescimento do setor. O minério de ferro passa por um processo de pesquisa mineralque demanda o uso de tecnologias de última geração, transformando-se em

ingredientes que são essenciais à vida das pessoas.

A VALE produz cerca de 40 produtos de minério de ferro: pellet feed, sinter feed,

granulado e pelotas. O minério de ferro se apresenta bruto ou beneficiado. Na usina

de pelotização, o pellet feed é transformado em pelotas, com tamanho médio de

11,5 mm de diâmetro.

A qualidade do minério de ferro está basicamente ligada a três propriedades:

química, que corresponde à própria composição – quanto maior o teor de ferro e

menor o de impurezas, melhor; física, que se refere à granulometria, ou seja, ao

tamanho das partículas; metalurgia (itens de performance que afetam a

produtividade durante o processo siderúrgico). Isso requer alto nível de controle nas

etapas de peneiramento e classificação, mesmo para minérios de alto teor de ferro e

baixo nível de impurezas, atendendo, assim, às exigências do mercado.

É fundamental que todas as etapas do processamento sejam devidamente

dimensionadas e controladas em função dos volumes processados, de modo a

minimizar os custos e assegurar a qualidade dos produtos.

Em nossos complexos minerários, o método de lavra é a céu aberto, com bancadas

de 15 metros de altura e operações de perfuração, detonação, carregamento e

transporte de minério. A operação de carregamento é efetuada com escavadeiras a

cabo e hidráulicas e pás mecânicas. O transporte até as unidades de britagem é

efetuado por meio de caminhões fora de estrada.

A execução da estratégia de crescimento com diversificação, lastreada em rigorosa

disciplina na alocação do capital, permite a exploração eficaz das oportunidades

proporcionadas pelo ciclo econômico, o que por sua vez implica em forte geração de

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caixa necessária para o financiamento da implementação da estratégia. O resultado

desse círculo virtuoso de crescimento é a significativa e crescente criação de valor.

No primeiro semestre de 2007, a Vale vendeu 137.629 milhões de toneladas de

minério de ferro e pelotas, 6,1% a mais que as 129.768 milhões de toneladas em

igual período de 2006. Nos seis meses do ano, os embarques de minério de ferro

alcançaram o volume de 114.563 milhões de toneladas e os de pelotas 15.205

milhões.

No segundo trimestre de 2007, as vendas dos dois produtos chegaram a 72.256

milhões de toneladas - com evolução de 7,6% em relação a abril e junho do ano

anterior – sendo 62.081 milhões de toneladas de minério de ferro e 10.175 milhões

de toneladas de pelotas.

Pelo conceito US GAAP(princípios de contabilidade geralmente aceitos nos EUA),

nos primeiros seis meses de 2007, as vendas de minério de ferro e pelotas

alcançaram 139.618 milhões de toneladas, com expansão de 6,2% sobre os

131.469 milhões de toneladas embarcadas em igual período de 2006. De abril a

junho os embarques dos dois produtos atingiram 73.053 milhões de toneladas – o

maior realizado em um segundo trimestre e 8,1% superior ao do segundo trimestre

do ano passado. Do volume total vendido, 64.803 milhões de toneladas foram de

minério de ferro e 8.250 milhões de toneladas de pelotas.

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2.2. Sistema Produtivos

a) SISTEMA SULO Sistema Sul é composto por seis complexos mineradores: Itabira, Mariana e Minas

Centrais, que compõem o Sistema Sudeste, além de Parauapebas, Vargem Grande

e Minas e Itabiritos, que compõem o Sistema Sul, todas localizadas no Quadrilátero

Ferrífero, em Minas Gerais. O mais antigo é o de Itabira, que compreende as minas

de Cauê e Conceição, cujas operações tiveram início em 1942.

O minério produzido é transportado para o Complexo Portuário de Tubarão, emVitória (ES), pela Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM), e para o Porto de

Itaguaí, no Rio de Janeiro, pela MRS Logística.

Os fluxogramas das instalações de beneficiamento do Sistema Sul têm etapas de

britagem, classificação e concentração – por separação magnética de alta

intensidade e/ou flotação e métodos gravíticos: jigagem e espirais.

As jazidas do Sistema Sul possuem aproximadamente 4,5 bilhões de toneladas de

reservas de minério de ferro. A capacidade atual de produção das minas é de cerca

de 170 milhões de toneladas por ano.

b) SISTEMA NORTE

Compreende o sistema integrado mina-ferrovia-porto, composto pelas minas a céu

aberto, pela planta industrial de tratamento de minério de ferro, pela Estrada de

Ferro Carajás (que possui 892 quilômetros de extensão) e pelo Terminal Marítimo de

Ponta da Madeira, em São Luís (MA). A partir do Terminal, o minério de ferro de

Carajás é exportado para clientes no mundo inteiro.

Descoberta em 1967, a Província Mineral de Carajás possui reservas de

aproximadamente 16 bilhões de toneladas de minério de ferro de alto teor. Essa

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qualidade permite que uma parcela expressiva dos produtos seja gerada apenas por

etapas de britagem e classificação.

Carajás tem uma capacidade de produção de 100 milhões de toneladas por ano

(Mta). Para permitir a adequação granulométrica dos produtos, a usina de

beneficiamento possui equipamentos que realizam operações de moagem,

peneiramento a úmido e classificação do minério. As etapas são: britagem primária,

britagem e peneiramento secundário, britagem e peneiramento terciário, moagem,

ciclonagem e filtragem de pellet feed .

O objetivo da usina de beneficiamento é obter três produtos de granulometrias

distintas: pellet-feed, sinter-feed e granulado. Ao chegar ao Terminal Marítimo de

Ponta da Madeira, o minério é estocado em pátios e, posteriormente, destinado para

embarque – à exceção do pellet-feed , que segue para a produção de pelotas na

Usina de São Luís.

Nossas operações de lavra, beneficiamento, estocagem, transporte ferroviário,

descarga, empilhamento e embarque realizados no Sistema Norte são monitoradas

nas salas de controle que ficam em Carajás e em São Luís. São centros dotados de

equipamentos modernos de alta tecnologia, que garantem mais produtividade e

segurança para a Vale.

c) PELOTIZAÇÃO

Para viabilizar o aproveitamento econômico dos finos de minério gerados nas minas

do Sistema Sul, iniciou no fim da década de 60, a construção de um complexo de

usinas de pelotização em Vitória, no Espírito Santo.

Atualmente, o complexo é constituído por sete usinas, com capacidade de produção

anual de 25 milhões de toneladas de pelotas. Duas usinas pertencem

exclusivamente à Vale. As demais foram instaladas em regime de coligadas ou joint

ventures com grupos siderúrgicos de Japão, Espanha, Itália e Coréia do Sul.

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Em 2002, uma nova planta entrou em operação, no Terminal Marítimo de Ponta da

Madeira (TMPM), em São Luís, no Maranhão. A capacidade de produção anual é de

4,1 milhões de toneladas de pelotas.

A partir da incorporação da Ferteco Mineração S.A., em 2003, teve início a operação

na usina de Fábrica, no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais, com capacidade de

produção anual de 4 milhões de toneladas de pelotas.

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2.3. Transporte Ferroviário

A figuara 01 compara o tamanho dos sistemas ferroviários no mundo, considerandoos países de tamanho continental, verifica-se que o Brasil tem pouca densidade

ferroviária, o que foi devido aos reduzidos investimentos governamentais neste

segmento com a priorização do setor rodoviário. Além disso, os padrões utilizados

no Brasil destoam-se do restante, pois utilizamos ferrovias de bitola métrica e de

bitola larga, enquanto o restante do mundo utiliza a bitola standard.

Em termos práticos, isto significa dizer que a ferrovia no Brasil é um mercado restritoe localizado, dificultando no aproveitamento das tecnologias já desenvolvidas e na

escolha de bons fornecedores nacionais.

Figura 01 – Comparação dos sistemas ferroviários no mundo

O sistema ferroviário brasileiro totaliza 29.706 quilômetros, concentrando-se nas

regiões Sul, Sudeste e Nordeste, atendendo parte do Centro-Oeste e Norte do país,

conforme observado na figura 02 que mostra a distribuição da malha ferroviária

brasileira.

USA/Canadá1.300 mil vagões324 mil Km linha2.436 bilhões ton/km ano

China440 mil vagões59 mil Km linha1.333 bilhões ton/km ano

Rússia/Ucrânia/Casaquistão590 mil vagões90 mil Km linha1.495 bilhões ton/km ano

Índia272 mil vagões63 mil Km linha305 bilhões ton/km ano

Alemanha/França200 mil vagões68 mil Km linha132 bilhões ton/km ano

África do Sul22 mil Km linha100 bilhões ton/km ano

BRASIL65 Mil vagões22 mil Km linha170 bilhões ton/km ano

USA/Canadá1.300 mil vagões324 mil Km linha2.436 bilhões ton/km ano

China440 mil vagões59 mil Km linha1.333 bilhões ton/km ano

Rússia/Ucrânia/Casaquistão590 mil vagões90 mil Km linha1.495 bilhões ton/km ano

Índia272 mil vagões63 mil Km linha305 bilhões ton/km ano

Alemanha/França200 mil vagões68 mil Km linha132 bilhões ton/km ano

África do Sul22 mil Km linha100 bilhões ton/km ano

BRASIL65 Mil vagões22 mil Km linha170 bilhões ton/km ano

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Figura 02 - Mapa do Sistema Ferroviário Nacional

Gestora da maior malha ferroviária nacional, a Companhia Vale do Rio Doce (VALE)

tem reconhecida experiência na administração e na integração de ativos. Os

investimentos nas composições e nas vias permanentes são constantes, assimcomo o aprimoramento técnico e a atualização tecnológica de seus empregados.

A unidade de negócio de Logística na VALE dispõe de três ferrovias, duas de bitola

métrica e uma de bitola larga. As de bitola métrica, localizadas na região sudeste do

País são atualmente integradas, mas de origens bem distintas.

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A Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM), que liga a região de Minas ao Espírito

Santo, foi construída antes mesmo do surgimento da VALE e objetivava escoar a

produção de minério de ferro das minas para o litoral. Com 905 quilômetros deextensão, é uma das mais modernas e produtivas ferrovias do Brasil. Transporta

37% de toda a carga ferroviária nacional.

Após a criação da VALE e do aumento das exportações, potencializado pelo Porto

de Tubarão e pelos contratos de longo prazo com o Japão, ela teve sua capacidade

ampliada, se tornando uma ferrovia com linha dupla e alta densidade de trens.

Desde então vem se mantendo com bons níveis de investimento, mantendo o

padrão de manutenção de todo o sistema.

A Ferrovia Centro-Atlântica (FCA), com 8.023 km de extensão, percorre os estados

de Minas Gerais, Goiás, Rio de Janeiro, Espírito Santo, Bahia e Sergipe, além do

Distrito Federal foi incorporada pela VALE após o programa de privatização do

governo e tinha várias possibilidades de sinergias, principalmente no escoamento da

produção de soja do centro-oeste pelo porto de Tubarão.

A Estrada de Ferro Carajás (EFC), com 892 km de extensão, única ferrovia de bitola

larga da VALE, liga o interior do Pará ao principal porto marítimo de Ponta da

Madeira, em São Luís, no Maranhão. Transporta principalmente minério e carga

geral, além de passageiros.

Iniciada na década de 80 é a ferrovia mais nova e a mais moderna. Apesar de ainda

possuir excelentes níveis de desempenho, este sistema já tem sofrido com os sinais

dos mais de 20 anos de existência. Neste cenário, atualmente o desafio é suplantar

estas deficiências e praticamente dobrar o volume de transporte de minério no curto

prazo.

Com a Visão de ser a maior empresa de mineração do mundo e superar os padrões

consagrados de excelência em pesquisa, desenvolvimento, implantação de projetos

e operação de seus negócios, a VALE presa alguns valores:

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• Ética e transparência: representa o nosso comportamento como organização.

Agimos com integridade, respeitamos as leis, os princípios morais e as regrasdo bem proceder referendadas e aceitas pela coletividade, e comunicamos

nossas políticas e resultados de forma clara.

• Excelência de desempenho: significa a busca da melhoria contínua e o

controle dos resultados por indicadores de desempenho reconhecidos como

referência das melhores práticas, promovendo ambiente de alta performance e

assegurando a obtenção e manutenção de vantagens competitivas duradouras.

• Espírito desenvolvimentista: representa nosso empreendedorismo como

organização que busca, incessantemente e com agilidade, novas oportunidades

de ação e soluções inovadoras diante dos problemas e necessidades que se

apresentam, assegurando a execução de estratégias que visam ao crescimento

da Vale.

• Responsabilidade econômica, social e ambiental: reconhecemos e agimos

no sentido de que estas dimensões estejam sempre em equilíbrio, de modo a

promover o desenvolvimento e garantir a sustentabilidade.

• Respeito à vida: significa que não abrimos mão, em nenhuma hipótese, da

segurança e do respeito à vida. Pessoas são mais importantes do que

resultados e bens materiais. Se necessário escolher, escolhemos a vida.

• Respeito à diversidade: é perceber o outro como um igual, respeitando as

diferenças e promovendo a inclusão competitiva; é ver nas diferenças

oportunidades de integração e evolução.

• Orgulho de ser Vale: é o valor resultante. Assumimos e nos comportamos

como donos do negócio, buscando incessantemente os objetivos definidos,

compartilhando e celebrando os resultados e fortalecendo as relações. Nós nos

orgulhamos quando sabemos que estamos construindo algo que fará a

diferença. Essa é a razão do orgulho de ‘Ser Vale’ de todos nós, dirigentes e

empregados da Vale.

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2.4. Estrada de Ferro Vitória a Minas – EFVM

Incorporada à Companhia Vale do Rio Doce (VALE) na década de 40, a Vitória a

Minas foi construída pelos ingleses e inaugurada em 18 de maio de 1904. É hoje

uma das mais modernas e produtivas ferrovias brasileiras, transportando 37% de

toda a carga ferroviária do país.

Localizada na região Sudeste, a EFVM faz conexão com outras ferrovias integrando

os estados de Minas Gerais, Goiás, Espírito Santo, Mato Grosso, Mato Grosso do

Sul, Tocantins e o Distrito Federal, além de ter acesso privilegiado aos principaisportos do Espírito Santo, entre eles os de Tubarão e Praia Mole.

A EFVM conta com 905 quilômetros de extensão de linha, sendo 594 quilômetros

em linha dupla, correspondendo a 3,1% da malha ferroviária brasileira. Dispõe de

aproximadamente 18.000 vagões e 207 locomotivas e transporta, atualmente, cerca

de 110 milhões de toneladas por ano, das quais 80% são minério de ferro e 20%

correspondem a mais de 60 diferentes tipos de produtos, tais como aço, carvão,calcário, granito, contêineres, ferro-gusa, produtos agrícolas, madeira, celulose,

veículos e cargas diversas, atendendo cerca de 300 clientes.

Com o escritório-sede localizado em Tubarão, a Estrada de Ferro Vitória a Minas,

como prestadora de serviços e parceira do seu cliente, está apta a planejar,

organizar e gerenciar as estratégias complexas que compõem um sistema

intermodal, através de sua área comercial.

Os clientes da EFVM acompanham toda a operação de transporte de suas cargas

diretamente em seus computadores, interligando-os à ferrovia através do Sistema de

Informações a Clientes (SIC). E podem ainda ter implantado projetos de EDI (Troca

Eletrônica de Dados).

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Por meio da Estrada de Ferro Vitória a Minas e dos portos do Espírito Santo, a

Companhia Vale do Rio Doce permite o acesso dos produtos brasileiros ao mercado

internacional em condições mais competitivas, reafirmando sua responsabilidadecom o desenvolvimento econômico e social do Brasil.

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2.5. OFICINA DE VAGÕES DA VALE

Uma oficina de vagões é preferencialmente construída junto a um pátio ferroviário,para que se possa fazer a estocatem dos vagões com defeito, e contém diversas

linhas internas, divididas pelo tipo de vagão e pelo tipo de serviço a ser realizado,

mostrado na figua 03.

Figura 03 – Oficina de Vagões de Tubarão

Esta divisão interna é uma questão crítica para a definição da fluidez do processo,

uma vez que a movimentação de vagões entre linhas paralelas é trabalhosa,

dependendo de transferências através de pontes rolantes ou de manobras

demoradas com o uso de locomotivas ou de carros especiais (locotratores, cabos,

“carretão”).

Para suportar os trabalhos de manutenção, a oficina também possui módulos

separados para a manutenção dos subconjuntos, tais como a casa-de-rodas, a

recuperação de fundidos ou o reparo de freio.

Cada oficina ou posto de manutenção terá mais ou menos estrutura dependendo do

nível de atendimento desejado. Para postos de manutenção, contruídos apenas para

apoio ao longo da linha férrea, é usual somente existirem algumas linhas de reparo,

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sendo os componentes e os subconjuntos, reparados, fornecidos pelas oficinas

centrais, conforme figura 04.

Figura 04 – Lay-out da Oficina de Vagões de Tubarão

Linha de reparo

Recuperação de componentes

ABC

1

2

3

4

A – Manutenção rápida vagões

de minério

B – Manutenção pesada de

vagões de minério

C – Manutenção de vagões de

carga geral

1 – Manutenção de

componentes de freio

2 – Caldeiraria

3 – Casa-de-rodas

4 – Mantenção de componentes

fundidos

4

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A capacidade da linha para realização de serviços mais leves ou mais pesados

dependerá da infra-estrutura existente no local, como pontos de ar comprimido,

pontos de gás e energia elétrica, assim como dos equipamentos auxiliaresdisponíveis.

Principais equipamentos auxiliares existentes em uma linha de manutenção:

• Ponte rolante;

• Macacos hidráulicos, pneumáticos ou elétricos;

• Talhas de elevação;

• Máquinas de solda e de oxicorte;

• Dispositivo para teste de freio (single car);

A gerência de manutenção de vagões da Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM) é

responsável pela realização de manutenções corretivas, preventivas e emergenciais

em todos s vagões da VALE e em alguns vagões da FCA que circulam a EFVM.

Composta atualmente por cinco oficinas e cinco postos de manutenção distribuídos

em pontos estratégicos ao longo da ferrovia, obedecendo ao critério de fluxo de

vagões e pontos de carregamento e descarga de produtos transportados.

As localizações das oficinas estão distribuídas da seguinte forma:

• Oficina de Vagões de Costa Lacerda, localizada em Santa Bárbara, Minas

Gerais, próximo ao carregamento de bobinas das empresas Aço Minas e Belgo

Mineira. São realizadas nessa oficina apenas manutenções emergenciais e

corretivas leves em vagões e possui uma menor estrutura;

• Oficina de Vagões de Intendente Câmara, localizada em Ipatinga, Minas

Gerais, próximo ao carregamento das empresas Usiminas e Acesita e minas de

minério de ferro. Nessa oficina são realizadas manutenções emergenciais,

corretivas e preventivas em vagões;

• Oficina de Vagões de Itacibá, localizada em Cariacica - ES, local de

intercâmbio entre a VALE e FCA, onde são realizadas manutenções corretivas e

preventivas principalmente em vagões da FCA;

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• Oficina de carros de passageiros, localizada em Cariacica – ES, responsável

pela inspeção e manutenções corretivas e preventivas de todos os carros de

passageiros da EFVM;• Oficina de Vagões de Tubarão, localizada em Vitória – ES, possui a maior

estrutura, pois está localizada no início da ferrovia, onde ocorre a maioria do

fluxo de carregamento e descarga dos produtos transportados pelos vagões que

circulam na EFVM. São executadas manutenções emergenciais, corretivas

leves e pesadas e preventivas em vagões.

A gerência de manutenção de vagões da VALE – (GAVAG), está estruturada em 09

supervisões distribuídas da seguinte forma:

• Manutenção de vagões na Oficina de Tubarão;

• Manutenção de vagões na Oficina de Itacibá;

• Manutenção de Carros de Passageiros;

• Manutenção de vagões na Oficina de Intendente Câmara;

• Manutenção de vagões na Oficina de Costa Lacerda;

• Programação e Controle da Manutenção e Grupo de Analise de Falhas;

• Manutenção eletromecânica;

• Componentes fundidos e freios e

• Componentes rodantes.

2.5.1. Oficina de materiais rodantes – Casa de rodas

A oficina de mateiais rodantes ou casa de rodas tem como função montar rodeiros

novos e realizar manutenções preventivas e corretivas em rodeiros que já estão em

operação representada pela figura 05.

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Figura 05 – Casa de rodas de Tubarão

Por ser uma oficina que trabalha com processos repetitivos, produção em grande

quantidade e ainda se tratando do rodeiro como um componente crítico para a

segurança ferroviária, é a área mais propícia para o desenvolvimento de processos

de automação, onde qualquer ganho de produtividade ou redução de custo nesteprocesso trará um ganho significativo para o orçamento da manutenção de vagões.

As máquinas também vêm sofrendo um grande processo de modernização pelos

fabricantes. Por exemplo, o torno adquirido há cerca de dez anos pela EFVM ainda

funciona através da atuação de copiadores, onde um sensor corre sobre um

gabarito, reproduzindo o perfil na usinagem, e, nos atuais, os comandos são

totalmente automatizados, com processos de medição e de corte baseados natecnologia CNC, representado na figura 06.

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Figura 06 – Torno de rodas automatizado

A casa de rodas é responsável pela manutenção de todos os rodeiros de vagões e

para a realização de diversas atividades são utilizados vários equipamentos, tendo

como os principais:

• Sacador de rolamentos – equipamento que retira os rolamentos dos eixos

através de atuação hidráulica;

• Lavador de rolamentos – máquina que retira a graxa dos rolamentos através

de aplicação de jatos de alta pressão sobre as peças, associado a umdesengraxante;

• Sala de inspeção de rolamentos – sala climatizada, com gabaritos para

qualificação e máquinas para engraxar e montar rolamentos;

• Torno de rodas – tem a função de reperfilar a roda para restaurar a forma

original do perfil ou para retirar defeitos superficiais;

• Prensa de eixamento/deseixamento – para colocar ou retirar as rodas do eixo;

•

Prensa de rolamentos – equipamento para montar os rolamentos ao eixo.

Rodas ferroviárias

As rodas utilizadas nas ferrovias do Brasil, em trens de carga, são de dois tipos

principais, fundida e forjada, têm como funções suportar a carga do vagão e

contribuir para que esta seja transportada de um ponto a outro com o mínimo de

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energia dispendida e de forma segura. A figura 07 mostra o principal parâmetro

envolvido para a realização desta função, é o perfil do passeio, que contribui para a

correta inscrição do vagão em curvas e para a melhor distribuição de tensões entrea roda e o trilho.

Figura 07 – Perfil da roda

Os defeitos apresentados pelas rodas são:• Friso Fino - quando a espessura do friso fica menor que o limite mínimo

aceitável (19 mm) ocorre um aumento do jogo da bitola permitindo maior

passeio lateral do rodeiro, aumento do risco de abertura de chaves e aumento

do risco de quebra do friso por esforço lateral;

• Bandagem Fina – quando a espessura da bandagem inferior à 19 mm

causando redução da capacidade da roda de absorver carga térmica

proveniente da frenagem, com isso o aumento do risco de inversão das tensõescompressivas da roda. Além disso, o risco de quebra da bandagem por uma

sobrecarga dinâmica do vagão é maior devido à menor espessura resistente;

• Calo e Ovalização - perda da rotundidade da roda aumento da carga dinâmica

sobre os trilhos, podendo iniciar processo de trinca superficial nos trilhos;

• Trincas superficiais - podem ter origem mecânica ou térmica causando a

soltura de pedaços da roda após aprofundamento das trincas sob a bandagem;

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• Quebra de bandagem - soltura de parte do passeio da roda causando um

aumento da carga dinâmica sobre os trilhos e acidentes mais graves. Este

defeito está associado com inclusões internas da roda provenientes do processode fabricação;

• Aquecimento da roda - risco de reversão das tensões compressivas na roda e

consequente quebra abrupta, com conseqüências graves em termos de

acidente. Para evitar este tipo de problema, deve-se melhorar a condição de

manutenção do freio e da operação do trem para evitar travamentos.

• Cava na roda - desgaste desigual do passeio da roda, gerando uma cava

próximo ao friso aumento das tensões de contato com o trilho, quando a parte

externa da roda fica sobre a coroa do trilho, normalmente acontecendo no trilho

interno da curva, possibilitando o início de trincas.

Para retirar os defeitos nas rodas apresentados acima, os rodeiros passam por um

processo de reperfilamento, representado pela figura 08.

Figura 08 – Reperfilamento de rodeiros

Rolamento

Existem dois tipos distintos de rolamentos ferroviários instalados nos vagões da

EFVM, o mais antigo, chamado de “caixa de graxa”, tem corpo robusto e tem rolos

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esféricos em anéis autocompensadores, o outro, denominado “cartucho” é mais

moderno e menor, possuindo dois anéis para rolos cônicos. As funções dos

rolamentos são suportar a carga e oferecer o mínimo de resistência ao trem.

Para que o rolamento exerca suas funções da melhor maneira possível é

fundamental ter o processo de montagem dos rolamentos ao eixo bem controlado.

Para o rolamento autocompensador sua fixação é baseada na interferência radial,

sendo colocado através do aquecimento do anel para que se expanda e possa ser

colocado no eixo manualmente. O aquecimento pode ser realizado com banho em

óleo quente ou por máquinas de indução, que é o processo mais atual. O ponto

crítico deste processo está na adequada qualificação da graxa e da vedação, para

evitar a ocorrência de vazamentos.

Para os rolamentos tipo cartucho sua montagem é realizada através da prensagem

do conjunto sobre o eixo. Neste caso, a interferência radial é pequena, sendo a

fixação realizada axialmente, com a aplicação de três parafusos no topo do eixo. O

ponto crítico é o torque destes parafusos, que irão garantir a redução nos

movimentos relativos entre componentes internos, os quais provocam desgaste,

perda de pressão e conseqüente falha prematura do conjunto, conforme figura 09.

Figura 09 – Torqueamento de parafusos

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Os principais defeitos apresentados em rolamentos são:

• Fadiga na pista do anel interno ou externo - ocorrendo desprendimento de

pequenas lascas de material da pista de rolamento devido à fadiga. Defeito mais

encontrado nos rolamentos, sendo o modo normal para a final de vida útil. Não

sendo detectado pelos sensores de caixa quente (hot Box), o rolamento pode

entrar em modo de falha drástico, provocando o rompimento da ponta de eixo e

o conseqüente descarrilamento do vagão. Este defeito está intimamente ligado à

carga de trabalho a que o rolamento está sendo submetido, mostrado na figura

10. Desta forma, é importante que não seja utilizado sobrecarga, pois a redução

da vida do rolamento não segue um comportamento linear com o aumento da

carga. Um aumento de 10% na carga, reduz em 27% a vida.

Figura 10 – Fadiga em rolamentos

• Brinelamento - caracterizado pela impressão dos rolos sobre a pista de

rolamento, causado por impactos, gerando pontos de concentração de tensões

e posterior início de processo de fadiga. Nos últimos anos, na EFVM, este

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problema tem se tornado mais comum, sendo causado por impactos existentes

no contato roda trilho. Uma junta desnivelada ou um calo na roda pode contribuir

para o aparecimento deste defeito;• Anel solto – ocorre somente nos rolamentos cartuchos, é devido ao desgaste

interno das peças e à perda da fixação axial. A perda da fixação axial é tida

como a principal causa da falha drástica do rolamento cartucho. Causa

rompimento da ponta do eixo e o descarrilamento do vagão;

• Vazamento de graxa – quando ocorre vazamento de graxa pelo retentor do

rolamento, podendo ser observado pelas marcas de graxa no disco da roda,

causam falha prematura do rolamento. Normalmente a falta de graxa provoca

um estado de aquecimento de todo o rolamento, danificando todos os

componentes internos e impedindo sua reutilização.

Figura 11 – Falha de rolamento

Na VALE, a manutenção dos rolamentos é dada de forma preventiva, com

periodicidade variando de 3 a 6 anos, dependendo da aplicação. A forma de

idenficação da próxima data de inspeção é definida através de código de três cores

pintados no rolamento.

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Nos planos preventivos dos vagões que transportam minério na EFVM ainda é

realizada a inspeção de folga axial no rolamento, juntamente com um

retorqueamento preventivo dos parafusos.

2.5.2. Oficina de materiais fundidos

Nesta área, são realizadas as recuperações dos grandes componentes fundidos do

vagão, aqui considerados como truques e conjuntos de aparelho de choque e

tração. Estes são desmontados, inspecionados, recuperados e remontados.

A inspeção é realizada através de gabaritagem para avaliação dimensional e de

avaliação por magna flux para verificação de trincas nas regiões críticas.

Os principais equipamentos da área de recuperação de truques são:

• Bancadas de montagem e desmontagem;

• Talhas de elevação;

•

Galpão de jateamento;• Equipamento de inspeção por magna flux;

• Gabaritos de qualificação;

• Bancadas para acerto dimensional;

• Máquinas de solda e oxicorte;

Figura 12 – Bancada para auxílio na montagem de truque

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No sistema da VALE existem três sistemas de truques sendo utilizados, o mais

antigo é o double truss e os mais recentes e comuns são o ride control e o barber. Adiferença entre eles está no sistema de amortecimento.

O truque Double truss tem como características não ter amortecimento com um

grupo de molas bastante rígido. Ainda utilizado na EFVM em pequena escala,

somente em frota de vagões aplicadas para pequenas remoções. Como o sistema

EFC foi inciado na década de 80, este truque não é utilizado naquela ferrovia.

O modelo de truque Ride Control possui um amortecimento baseado em fricção de

partes metálicas, com aplicação de força constante, independente do peso do

vagão. Este é o truque mais utilizado em todos os sistemas.

O truque Barber funciona com um amortecimento baseado em fricção de partes

metálicas, com aplicação de força variável, conforme a carga do vagão.

O truque é um sistema composto por três peças principais, duas laterais e uma

travessa, que tem como objetivo formar a suspensão do vagão e também garantir

uma geometria com distâncias e rigidez entre os rodeiros para que haja estabilidade

em retas, com velocidades maiores, e facilidade para inscrição em curvas menores.

A montagem dos truques é simples, necessitando apenas de um travamento das

cunhas de fricção na travessa para os truques do tipo ride control . O item critico para

esta montagem é a correta qualificação das partes e das folgas, as quais irão

garantir o alinhamento e o funcionamento do truque.

O principais defeitos encontrados nos truques são:

• Trincas – ocorre na estrutura fundida em regiões críticas causando a quebra de

um componente podendo ter como conseqüência o descarrilamento ou um

acidente de maior relevância, conforme figura 13;

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Figura 13 – Acidente causado por quebra de lateral

• Cunha alta – cunhas de fricção com altura em relação à face superior da

travessa maior que o especificado, causando a redução da capacidade deamortecimento da suspensão e tendo como conseqüência, a redução na

habilidade de passar sobre imperfeições de linha, podendo ser a causa de

acidentes ferroviários.

• Medida corretiva – Desmontagem, correção das chapas de desgaste e

substituição das cunhas.

• Molas quebradas ou faltando - molas do truque quebradas ou faltando

reduzindo a capacidade da suspensão do vagão, causando a redução nacapacidade da suspensão fazendo com que em certos momentos, quando o

vagão está carregado, o grupo de molas fique sólido elevando as tensões

dinâmicas no truque. Estas tensões contribuem para a formação de trincas nas

peças fundidas e pode contribuir para um acidente.

Dependendo da ferrovia, o componente é tratado de forma diferente. Na EFVM , o

truque é inspecionado a cada preventiva do vagão, sendo desmontado somente se

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estiver algum defeito. Na EFC, o truque é totalmente desmontado e todas as chapas

são trocadas periodicamente.

O truque de três peças é bem funcional, considerando os mais de 40 anos do

projeto, sendo utilizado amplamente nas ferrovias de quase todo o mundo. Mas, em

função da necessidade de maiores velocidades e maiores carga por eixo, já existem

muitos outros projetos em testes e alguns até em uso. São os truques rígidos ou

radiais.

Nestes novos truques, aumenta-se a rigidez entre as três peças e a liberdade de

rotação dos rodeiros. Com esta configuração, os truques conseguem manter a

estabilidade em velocidades maiores e se inscrevem em curvas gerando menos

forças laterais.

Na EFC, devido ao problema de fadiga prematura na roda, está sendo implantada

uma melhoria denominada frame-brace, que é o truque ride control com um

travamento em “X” feito com tubos de aço, representado pela figura 14.

Figura 14 – Frame Brace / conceito

Os truques mais modernos, com suspensões mais elaboradas, são os que são

aplicados em carros de passageiros, principalmente nos que equipam os carros de

alta velocidade na Europa, mas como tem aplicação diferenciada e alto custo, não é

usual sua utilização em vagões de carga. Nestes truques é comum encontrar

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suspensão a ar, freio a disco e o sistema de compensação de superelevação em

curvas.

2.5.3. Oficina de válvulas de freio

Entende-se como componentes de freio, todas as peças envolvidas no processo

pneumático, tais como válvulas de controle, cilindros de freio, retentores de alívio e

peças mecânicas especializadas da timoneria como o ajustador de freio.

Estes componentes são desmontados e recuperados nesta seção, sendo que a

parte mais crítica do processo é o teste final realizado em bancada especial que

simula as principais funções da válvula.

O principais equipamentos utilizados nesta área de trabalho são:

• Bancadas de montagem e desmontagem;

•

Lavador de peças – Sistema de lavagem com sistemas de água quente sobpressão com uso de desengraxante;

• Bancadas de teste de freio (figura 15).

Figura 15 – Bancada de teste de válvula de controle

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O sistema de freio é composto por componentes especializados pneumáticos e por

timonerias que transmitem a força do cilindro para as sapatas de freio, representadopela figura 16.

Figura 16 – Esquema de sistema de freio

Em se tratando de sistemas de freio, existe uma variedade grande de tipos de

componentes e montagens, fazendo com que a manutenção seja mais complexa e

exija um grau de conhecimento maior por parte dos mecânicos. Por exemplo,

estamos lidando com 6 tipos diferentes de válvulas de controle e com 4 tipos de

cilindros de freios. Esta diversidade é devido à evolução destes componentes aolongo dos anos.

A função do sistema de freio é reduzir a velocidade do vagão quando solicitado ou

em condições de risco operacional, como na separação indesejada dos trens. As

funções de alívio e recuperação do ar comprimido são importantes também, pois

interferem diretamente na boa condução do trem.

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No caso do freio, cada componente é desmontado e montado separadamente na

oficina de freio e depois o conjunto é totalmente montado no vagão na linha de

reparo. Para este serviço é importante que as conexões estejam vedadas e oscomponentes livres de contaminantes para que o sistema possa funcionar

adequadamente, atendendo às exigências operacionais.

Após qualquer interferência no sistema de freio, deve ser realizado o teste de

“single-car ”. Este teste é um dos mais importantes para garantir o bom

funcionamento dos freios. Nele, as funções básicas de oparação são reproduzidas

através de um sistema de válvulas e manômetros, que pode funcionar de forma

manual ou automática, mostrado pela figura 17.

Figura 17 – Teste de single car – manual e automático

Os principais defeitos encontrados no sistema de freio dos vagões são:

• Freio agarrado – onde o vagão não alivia a aplicação dos freios, causando o

travamento e avaria da roda (calo). O travamento do freio tem vários motivos,

sendo que o mais comum é a contaminação da válvula por poeira ou outro

material particulado. Portanto, parte do problema poderia ser solucionada, caso

todos os envolvidos na operação do trem tivessem o cuidado de isolar o bocal

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em ambientes poluídos ou simplesmente pendurá-lo no suporte apropriado

evitando que o bocal arraste no chão;

•

Parada indesejada do trem – causado pela aplicação de freio sem que omaquinista comande a ação, gerando a parada do trem atrasando a circulação e

aumentando o ciclo operacional. Um ciclo operacional maior significa maior

necessidade de vagões e locomotivas. A causa principal da parada indesejada é

o vazamento em conexões da tubulação ou na união entre dois mangotes de

vagões diferentes. A medida preventiva para que isto não ocorra é a correta

inspeção das conexões e o reaperto dos mesmos nos planos preventivos dos

vagões;

• Dispositivo vazio carregado avariado – causando a taxa de frenagem aquém

do desejado quando o vagão está carregado onde o trem pode ficar sem

capacidade de frenagem em rampas acentuadas, caso este problema ocorra em

vários vagões de um mesmo trem. Risco de acidente;

• Tempo de alívio inadequado – tendo o alívio antecipado ou retardado em

relação aos outros vagões, podendo acarretar dificuldade na condução do trem,

ou até acidentes, devido às maiores forças internas que são geradas, mostrado

na figura 18.

Figura 18 – Esticão seguido de acidente

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• Freio inoperante – onde os freios não aplicam apesar da redução de pressão

no encamento geral. Este é um dos problemas mais graves, principalmente emregiões de descida de serra. Este problema é contornado pelo teste de cauda

antes da saída do trem, sendo que, ao invés de trabalhar com até 5% dos

vagões isolados, conforme regulamento o trem só é liberado se todos os vagões

aplicarem freio e ainda segurarem a aplicação após alguns minutos. A

desvantagem é a quantidade de manobras necessárias para se retirar os

vagões com problema.

As manutenções preventivas são feitas periodicamente, onde os equipamentos são

desmontados e seus componentes são recuperados e testados. Para a válvula de

controle, existe uma bancada de teste, onde as funções são simuladas, funcionando

como um controle de qualidade para o componente.

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2.6. Manutenção

O conceito de manutenção é bastante amplo, quando visto por todas as funções quea manutenção exerce. Segundo o dicionário Aurélio a manutenção “são todas as

medidas necessárias para a conservação ou permanência de alguma coisa ou

situação, ou todos os cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento de

motores e máquinas”.

A manutenção assume uma função de suma importância para a garantia dos

serviços essenciais ao conforto e bem estar da humanidade, seja de equipamentos,instalações ou processos. O conjunto de atividades desenvolvidas pela manutenção

em qualquer organização caracteriza no presente e definirá no futuro a diferença

entre o sucesso e o fracasso de um empreendimento.

Segundo Mirshawka (1991, p.87), “se uma empresa desejar efetivamente a

sobrevivência, em vista da contínua melhoria da concorrência, o caminho a trilhar é,

sem dúvida, o da intensificação das atividades de manutenção para se alcançar aexcelência na manufatura.”

Conforme descrito por Gil Branco Filho, as atividades de manutenção existem para

manter ou melhorar o funcionamento dos equipamentos e com isto garantir que o

item execute a sua função de projeto. Para exercer este papel, alguns conceitos de

manutenção são utilizados nas empresas e possuem características específicas.

Cada tipo de manutenção deve ser avaliado para verificar a sua aplicação em

determinado equipamento.

De acordo com Júlio (1998), a verdadeira missão da manutenção não é apenas

reparar o equipamento ou instalação tão rápido quanto possível, e sim, manter o

equipamento em operação, evitando sua possível falha.

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Descrevendo um pouco sobre a história da manutenção, Tavares (1999) afirma que

no fim do século XIX, com a mecanização das indústrias, surgiu a necessidade dos

primeiros reparos. Até 1914, a manutenção era executada pelos mesmosfuncionários da operação além de terem uma importância secundária. Após a

Primeira Guerra Mundial e a implantação da produção em série, introduzida por

Ford, as fábricas passaram a estabelecer programas de produção, sentido a

necessidade de criação de equipes para poderem efetuar reparos em máquinas e

equipamento no menor tempo possível, surgindo assim equipes de execução da

manutenção, hoje conhecida como corretivas.

O autor destaca ainda que em função da Segunda Guerra Mundial e da necessidade

de aumento da rapidez de produção, as indústrias passaram a se preocupar não só

em corrigir as falhas, mas também evitar que elas ocorressem, passando a

desenvolver um processo de prevenção de avarias, completando o quadro de

manutenções de seus equipamentos.

Tavares enfatiza que foi a partir de 1966, com a difusão dos computadores e a

sofisticação dos instrumentos de proteção e medição, que a manutenção passou a

desenvolver critérios de predição ou previsão de falhas visando a otimização da

execução da manutenção, conhecidos hoje como manutenção preditiva ou previsiva.

A Manutenção é uma atividade de importância estratégica nas empresas, pois ela

deve garantir a disponibilidade dos equipamentos e instalações com confiabilidade,

segurança e custos adequados. É assegurar que todo ativo continue

desempenhando as funções desejadas.

As atividades de manutenção são compostas pelos métodos de manutenção e pelas

funções gerenciais da manutenção, que devem estar voltados para o máximo

desempenho, produtividade e qualidade da empresa.

São objetivos da manutenção:

• Garantir a disponibilidade e confiabilidade planejada;

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• Satisfazer todos os requisitos do sistema de qualidade da empresa;

• Cumprir todas as normas de segurança e de meio ambiente;

•

Maximizar o benefício global.

A maneira na qual é feita a intervenção nos equipamentos, sistemas ou instalações

caracteriza os vários tipos de manutenção existentes, tais como:

• Manutenção corretiva não planejada;

• Manutenção corretiva planejada;

• Manutenção preventiva;

• Manutenção preditiva;

• Manutenção detectiva;

• Engenharia de manutenção.

Entender cada tipo de manutenção e aplicar o mais adequado corretamente é fator

de otimização, resultando em uma maior utilização, confiabilidade e produtividade a

baixos custos, definida como manutenção produtiva.

Várias ferramentas disponíveis e adotadas hoje em dia têm no nome a palavra

"manutenção". É importante observar que essas não são novos tipos de

manutenção, mas ferramentas que permitem a aplicação dos seis tipos citados

anteriormente. Dentre elas, destacam-se:

• Manutenção Produtiva Total (TPM);

• Manutenção Centrada na Confiabilidade (RCM);

• Manutenção Baseada na Confiabilidade (RBM).

2.6.1. Manutenção Corretiva

A manutenção corretiva engloba todas as ações tomadas para corrigir uma falha,

portanto, é a manutenção executada após a ocorrência da falha, visando recolocar o

equipamento em funcionamento.

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Segundo Kardec e Nascif (2003, p. 36) a ação principal da manutenção corretiva é

corrigir ou restaurar as condições de funcionamento do equipamento.

Segundo Queiroz (2004, p 19), o conceito de manutenção corretiva é: “manutenção

efetuada após a ocorrência de uma pane, destinada a recolocar um item em

condições de efetuar uma função requerida”.

Conforme Kardec e Nascif (2003, p. 36), vale ressaltar que existem duas condições

específicas que levam à manutenção corretiva: desempenho deficiente apontado

pelo acompanhamento das variáveis operacionais e ocorrência de falha.

A manutenção corretiva se divide em duas classes:

• Manutenção Corretiva não Planejada - é a correção da falha de maneira

aleatória (acidental). Caracteriza pela atuação em fatos já ocorridos, seja este

uma falha ou um desempenho menor que o esperado. Não há tempo para

preparação do serviço. Infelizmente ainda é mais praticado do que se deveria.

Normalmente a manutenção corretiva não planejada implica altos cultos, pois a

quebra inesperada pode acarretar perdas de produção, perda da qualidade do

produto e elevados custos indiretos de manutenção.

• Manutenção Corretiva Planejada - é a correção do desempenho menor que o

esperado ou da falha, por decisão gerencial, isto é, pela atuação em função de

acompanhamento preditivo ou pela decisão de operar até a quebra. Um

trabalho planejado é sempre mais barato, mais rápido e mais seguro do que em

trabalhos não planejado. É sempre de melhor qualidade.

A manutenção corretiva pode ser uma boa opção de manutenção, quando o item

considerado não é crítico, ou seja, a sua parada não impacta na produção

diretamente. Em equipamentos críticos, a manutenção corretiva se torna muito cara

devido às perdas de produção inerentes da paralisação do equipamento e da

necessidade de se manter em estoque um kit para reparação dos componentes,

peças sobressalentes, entre outros.

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2.6.2. Manutenção Preventiva

Segundo Gil Branco (1996, p.66) a manutenção preventiva é todo o serviço de

manutenção realizado em máquinas que não estejam em falha, estando com isto em

condições operacionais, ou em estado de defeito.

Conforme Kardec e Nascif (1999, p.35), “ a manutenção preventiva é a atuação

realizada de forma a reduzir ou evitar a falha ou queda no desempenho,

obedecendo a um plano previamente elaborado, baseado em intervalos definidos de

tempo.”

Este tipo de manutenção procura obstinadamente evitar a ocorrência de falhas, ou

seja, procura prevenir. Este método de manutenção geralmente apresenta maior

custo, pois as peças, muitas vezes são substituídas antes de atingirem seus limites

de vida. Em determinados setores, como o da aviação, a adoção desta prática é

imperativa para determinados componentes e sistemas, pois o fator segurança se

sobrepõe ao fator custo.

Segundo Queiróz, (2004, p. 29), manutenção preventiva “é a manutenção efetuada

em intervalos de tempos pré-determinados ou de acordo com critérios prescritos,

destinados a reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento de

um item”.

Inversamente à política da manutenção corretiva, a manutenção preventiva procura

evitar a ocorrência de falhas, ou seja, procura prevenir. De acordo com Kardec e

Nascif (2003, p. 40) os fatores que devem ser levados em consideração para adoção

de uma política de manutenção preventiva são:

• Quando não é possível a manutenção preditiva;

• Aspectos relacionados com a segurança pessoal ou instalação que tornam

mandatória a intervenção, normalmente para substituição de componentes.

• Por oportunidade em equipamentos críticos de difícil liberação operacional;

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• Risco de agressão no meio ambiente;

• Em sistemas complexos e ou de operação continua.

Com a manutenção preventiva há um conhecimento prévio das ações, permitindo

uma boa condição de gerenciamento das atividades e nivelamento de recursos,

além de previsibilidade de consumo de materiais e sobressalentes, por outro

promove, via de regra, a retirada do equipamento ou sistema de operação para

execução dos serviços programados.

Evidentemente, ao longo da vida útil do equipamento, haverá a falha entre duas

intervenções preventivas, o que, obviamente, implicará uma ação corretiva não

planejada. A Manutenção Preventiva será tanto mais conveniente quanto maior for a

simplicidade de troca; quanto maiores forem os custos de falhas; quanto mais as

falhas prejudicarem o serviço e quanto maiores as implicações das falhas na

segurança pessoal, operacional e de meio-ambiente.

2.6.3. Manutenção Preditiva

Para Mirshawaka e Olmedo (1993), “a manutenção preditiva é a manutenção

preventiva baseada no conhecimento do estado/condição de um item, através de

medições periódicas ou contínuas de um ou mais parâmetros significativos. A

intervenção de manutenção preditiva, busca a detecção precoce dos sintomas que

precedem uma avaria”.

Segundo Queiróz (2004, p 29), a Manutenção Preditiva: É a manutenção que

permite garantir uma qualidade de serviço desejada, com base na aplicação

sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão

centralizados ou de amostragens para reduzir ao mínimo a manutenção preventiva e

diminuir a manutenção corretiva.

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A manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de funcionamento

dos equipamentos com base em dados que informam o seu desgaste ou processo

de degradação, trata-se de uma manutenção que prediz o tempo de vida útil doscomponentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo

de vida seja bem aproveitado.

Seus objetivos são prevenir falhos através do acompanhamento de parâmetros

diversos, permitindo a operação contínua pelo maior tempo possível. Na realidade, o

que é feito é a predição da condição do equipamento, e, quando a intervenção é

decidida, se faz uma atuação corretiva planejada. Ou seja, é privilegiada a

disponibilidade à medida que não promove a intervenção, pois as medidas e

verificações são efetuadas com o equipamento operando.

A manutenção preditiva é a primeira grande quebra de paradigmas na Manutenção e

tanto mais se intensifica, quanto mais o conhecimento tecnológico desenvolve

equipamentos que permitam avaliação confiável das instalações e sistema

operacionais em funcionamento.

A manutenção preditiva é também denominada manutenção por condição, pois com

as técnicas preditivas a substituição das peças não é realizada antes das mesmas

atingirem seus limites de vida útil total. Sendo assim, os intervalos de manutenção

podem ser estendidos, além de eliminar desmontagens desnecessárias para

inspeções e impedir o aumento do dano no equipamento.

Porém, devido a limitações tecnológicas, a manutenção preditiva não pode ser

aplicada em todos os casos. Há também situações em que o custo de monitoração

da peça seria maior que o custo de troca ou reforma periódica.

Um bom plano de manutenção deve contemplar também ações preditivas. Cada

método de manutenção possui suas vantagens, devendo então ser analisados os

custos, os impactos na produção e os resultados obtidos no momento de definir o

plano de manutenção.

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2.6.4. Manutenção Detectiva

Começou a ser mencionada na literatura a partir da década de 90. É definida da

seguinte forma por Kardec e Nascif (1999), “É a atuação efetuada em sistemas de

proteção buscando detectar falhas ocultas ou não-perceptíveis ao pessoal de

operação e manutenção."

Desse modo, tarefas executadas para verificar se um sistema de proteção aindaestá funcionando representam a manutenção detectiva.

2.6.5. Engenharia de Manutenção

Conforme Kardec e Nascif (1999), “É deixar de ficar consertando continuamente,

para procurar as causas básicas, modificar situações permanentes de maudesempenho, deixar de conviver com problemas crônicos, melhorar padrões e

sistemáticas, desenvolver a manutenibilidade, dar feedback ao projeto, interferir

tecnicamente nas aquisições.”

Engenharia de manutenção significa perseguir benchmarks, aplicar técnicas

modernas, estar nivelado com a manutenção de excelência mundial.

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2.7. Pesquisa Operacional

A Pesquisa Operacional (PO) é um método científico que tem como objetivoprincipal fornecer ferramentas qualitativas ao processo de tomadas de decisão. É

constituída por subáreas, como simulação, teoria das filas, programação linear, etc.

A pesquisa operacional foi empregada pela primeira vez em 1939 e, segundo

SHAMBLIN et al (1979), ela iniciou-se durante a Segunda Guerra Mundial com a

finalidade de desenvolver problemas estratégicos e táticos de administração militar,

marcando a primeira atividade formal de pesquisa operacional.

Com o fim da guerra, a utilização de técnicas de pesquisa operacional atraiu o

interesse de diversas outras áreas devido aos resultados positivos obtidos pela

equipe inglesa. Uma característica importante da pesquisa operacional e que facilita

o processo de análise e de decisão é a utilização de modelos. Eles permitem a

experimentação da solução proposta, onde a economia obtida e a experiência

adquirida pela experimentação justificam a utilização da pesquisa operacional.

Segundo ANDRADE (200, p. 2), “decisão é um curso de ação escolhido pela

pessoa, como o meio mais efetivo à sua disposição para alcançar os objetivos

procurados, ou seja, para resolver o problema que a incomoda”.

Conforme ANDRADE (200, p. 10), de maneira geral, um estudo de pesquisa

operacional deve desenvolver-se de acordo com uma seqüência de passos

definindo as principais etapas a serem seguidas, descritos resumidamente abaixo:

• Definição do problema: descrição dos objetivos, identificação de variáveis de

decisão e reconhecimento de limitações restrições e exigências do sistema;

• Construção do modelo: deve-se basear na definição do problema onde as

etapas subseqüentes dependem do grau de representação da realidade dada a

este modelo. Podem ser utilizadas técnicas de programação linear, simulação

ou a combinação das duas;

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• Solução do modelo: tem por objetivo encontrar uma solução para o modelo

proposto visando aproximar ao resultado a ser atingido;

•

Validação do modelo: verificar se o modelo corresponde aos objetivospropostos e contribui para a tomada de decisão;

• Implementação da solução: avaliadas as vantagens e a validação da solução

obtida, coloca-se em prática os resultados obtidos, podendo necessitar de

alguns ajustes;

• Avaliação final: esta pode ser realizada ao final de cada etapa do processo,

isso garantirá melhor adequação das decisões ás necessidades do sistema.

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2.8. Simulação Computacional

Com o crescente aumento da competitividade entre os sistemas produtivos devidosà globalização, faz-se necessário o estudo de técnicas e teorias que proporcionem

aumento de produtividade. No processo de desenvolvimento de novos produtos,

equipamentos e sistemas, muitos profissionais deparam-se com a dificuldade de

obtenção de informações que possam servir-lhes de embasamento para a tomada

de decisão.

Dentro desse enfoque, a simulação aparece como uma poderosa técnica de analisena solução de diversos problemas, relacionados a processos, manufaturas, etc. Um

estudo de simulação permite, entre outras possibilidades que se façam analises de

um sistema que ainda não existe, obtendo informações importantes para o objetivo

do estudo realizado. Isso se faz através da construção de um modelo lógico

matemático, que represente de forma satisfatória o sistema real.

Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinadosistema através de modelos, que imitam na totalidade ou em parte as propriedades

e comportamentos deste sistema em uma escala menor, permitindo sua

manipulação e estudo detalhado.

A evolução vertiginosa da informática nos últimos anos tornou o computador um

importante aliado da simulação. A simulação por computador é usada nas mais

diversas áreas, citando como exemplos as análises de previsão meteorológica,

dimensionamento de call centers, treinamento de estratégia para militares e

pilotagem de veículos ou aviões. Até mesmo o estudo aerodinâmico, antes feito por

maquetes, pode ser realizado agora pelo computador. Isso é possível, pois o

computador é alimentado com as propriedades e características do sistema real,

criando um ambiente "virtual", que é usado para testar as teorias desejadas. O

computador efetua os cálculos necessários para a interação do ambiente virtual com

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o objeto em estudo e apresenta os resultados do experimento no formato desejado

pelo analista.

A simulação de processos permite que se faça uma análise do sistema em questão

sem a necessidade de interferir no mesmo. Todas as mudanças e conseqüências,

por mais profundas que sejam, ocorrerão apenas com o modelo computacional e

não com o sistema real. Trata-se de um estudo de baixo custo, visto que todo o

trabalho de implementação é testado no computador, permitindo ainda o teste de

inúmeros cenárias e alternativas de solução para o sistema em estudo.

A técnica de simulação computacional de sistemas em seus primórdios era

extremamente complicada, devido à necessidade do modelamento matemático dos

sistemas e a implementação de algoritmos em linguagens de programação.

Com o surgimento de linguagens orientadas à simulação na década de 50, tornou-se

mais fácil a modelagem de sistemas. Com o passar dos anos estas linguagens

foram se desenvolvendo e outras ferramentas foram adicionadas às linguagens de

simulação, de modo a torná-las uma das ferramentas mais poderosas para o projeto

de sistemas.

2.8.1. Definições

Os autores pesquisados, PEDGEN et al (1995), definem que a simulação é um

processo de elaborar um modelo de um sistema real e conduzir experimentos, com

o propósito de compreender o comportamento do sistema e/ou avaliar variáveis

estratégicas para a operação do mesmo.

“Simulação é uma técnica de resolução de problemas pela observação do

comportamento sobre o tempo, de um modelo dinâmico de um sistema.” (GORDON,

1978)

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“Simulação é um método de modelar a essência de uma atividade ou sistema, de

modo que possam ser feitas experiências para avaliar o comportamento do sistemaou o seu efeito ao longo tempo.” (MONKS, 1987)

De acordo com BOTTER (2001, p. 5), “a simulação tem que ter como objetivo a

descrição do comportamento de sistemas, a construção de teorias ou hipóteses que

explicam o comportamento observado, o uso do modelo para prever um

comportamento futuro”. Assim após um determinado período de simulação utilizando

o modelo, os resultados pertinentes são analisados e verifica se os objetivos foram

alcançados.

Ela pode ser executada através de sistemas computacionais ou não. A simulação

pode estudar sistemas sem que seja necessário construir ou modificar o sistema real

através da construção de um modelo (CARVALHO, 1998).

HALL e ANTON (1998) relatam que a simulação pode ser utilizada de duas

maneiras:

• Ajudando a identificar como o sistema está funcionando. Esta fase é chamada

de avaliação;

• Com a finalidade de responder perguntas como: “O que aconteceria se?” e

desenvolver cenários de como o sistema pode operar no futuro. Torna-se uma

metodologia de análise e medição de impacto de mudanças, como novas

tecnologias, mudanças de horários de trabalho, etc.

Uma vez que a simulação pode ser encarada como uma metodologia experimental e

aplicada, faz-se necessário o uso de uma abordagem sistêmica, pois busca analisar

o desempenho total do sistema e não apenas de suas partes. Isso significa que

quando se tem uma parte do sistema otimizada, não necessariamente o

desempenho global também estará funcionando da mesma forma. É preciso

observar a interação das partes.

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2.8.2. Aplicabilidade

A simulação trata-se de um ferramental disponibilizado pela área de pesquisa

operacional que permite a geração de cenários, a partir dos quais pode-se: orientar

o processo de tomada de decisão, proceder análises e avaliações de sistemas e

propor soluções para a melhoria de performance. Sendo que, todos estes

procedimentos podem ter por conotação parâmetros técnicos e, ou, econômicos.

Com os avanços na área de informática, modernos equipamentos e novaslinguagens de programação e de simulação têm permitido empregar a técnica de

simulação nas diversas áreas do conhecimento humano. Em virtude dessa grande

versatilidade e flexibilidade, a simulação computacional pode ser aplicada em

diversas áreas, de acordo com CARVALHO e PORTO (2001, p. 2): como:

• Projetar e analisar sistemas industriais;

• Avaliar performance de hardware e software em sistemas de computação;

•

Determinar freqüência de pedidos de compra para recomposição de estoques;• Projetar e administrar sistemas de transportes como: portos e aeroportos;

• Configurar sistemas de atendimento em hospitais, supermercados e bancos;

• Sequenciamento de rotas, construção de sistemas de entrega, operação de

container

De uma forma geral, a simulação abrange tanto sistemas constituídos de

componentes unitários ou discretos (carros, pessoas, caixas), quanto em sistemas

compostos por quantidades contínuas, tais como componentes líquidos.

No caso específico das engenharias, a adoção da técnica de simulação tem trazido

benefícios como:

• Previsão de resultados na execução de uma determinada ação;

• Redução de riscos na tomada decisão;

• Identificação de problemas antes mesmo de suas ocorrências;

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• Eliminação de procedimentos em arranjos industriais que não agregam valor a

produção

•

Realização de análises de sensibilidade;• Redução de custos com o emprego de recursos (mão-de-obra, energia, água e

estrutura física);

• Revelação da integridade e viabilidade de um determinado projeto em termos

técnicos e econômicos.

2.8.3. Modelos de Simulação

KELTON e SADOWSKI (apud MOREIRA, 2001) classificam os modelos de

simulação em três dimensões:

• Estáticos ou dinâmicos - denominam-se como modelos estáticos os que visam

representar o estado de um sistema em um instante ou que em suas

formulações não se leva em conta a variável tempo, enquanto os modelos

dinâmicos são formulados para representarem as alterações de estado dosistema ao longo da contagem do tempo de simulação;

• Determinístico ou estocástico - são modelos determinísticos os que em suas

formulações não fazem uso de variáveis aleatórias, ou seja, seu comportamento

pode ser perfeitamente previsível. Enquanto os estocásticos operam com

entradas aleatórias ou têm o seu comportamento descrito por distribuições de

probabilidade;

• Discretos ou contínuos - são modelos discretos aqueles em que o avanço da

contagem de tempo na simulação se dá na forma de incrementos cujos valores

podem ser definidos em função da ocorrência dos eventos ou pela determinação

de um valor fixo, nesses casos só é possível determinar os valores das variáveis

de estado do sistema nos instantes de atualização da contagem de tempo;

enquanto para os modelos contínuos o avanço da contagem de tempo na

simulação dá-se de forma contínua, o que possibilita determinar os valores das

variáveis de estado a qualquer instante.

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2.8.4. Vantagens da Simulação

A simulação caracteriza-se por oferecer uma grande flexibilidade ao estudo da

pesquisa operacional. As principais vantagens e razões de se utilizar uma simulação

estão descritas a seguir:

• Custo: uma vez criado, o modelo pode ser utilizado inúmeras vezes;

• Tempo: capacidade de manipular o tempo da forma que mais convém,

reproduzindo os fenômenos de maneira lenta ou acelerada para melhor estudá-los;

• Replicação: a simulação costuma mostrar realmente como o sistema opera.

Pode gerar situações em que seja necessário intervir no processo produtivo sem

causar perturbações no sistema real;

• Segurança: um dos objetivos de um estudo de simulação é estimar os efeitos

de condições extremas e fazer isto no mundo real pode ser perigoso ou ainda

ilegal.

2.8.5. Limitações da Simulação

Além de todas as vantagens descritas acima, a simulação computacional também

oferece algumas restrições citadas a seguir:

• Simulação não é nem uma ciência, nem uma arte, mas uma combinação dasduas;

• Método a ser utilizado em último recurso;

• Técnica experimental iterativa de resolver problemas;

• Cara em termos de uso de tempo de computação e recursos humanos;

• Geralmente leva a soluções não ótimas;

• Validação difícil;

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• A coleta, análise e interpretação dos resultados requer um bom conhecimento

de probabilidade e estatística;

•

Resultados podem ser facilmente mal interpretados e dificuldade para descobrir(rastrear) fontes de erros;

• Difícil de convencer outras pessoas da validade dos resultados.

2.8.6. Terminologia

Em uma modelagem por simulação é importante estar familiarizado com algumasterminologias dos elementos que compõe o estudo. Alguns dos termos já foram

citados anteriormente dando uma idéia de relação de cada um com a simulação. No

entanto este tópico faz um resumo de alguns conceitos relevantes:

• Sistema: é definido como um grupo de objetos que são agrupados com a

finalidade de interação e interdependência voltadas para a realização de um

propósito. Normalmente o sistema é composto de um ou mais subsistemas, que

por sua vez também se subdividem em outros subsistemas, e assim por diante;• Entidades: são elementos do sistema que transitam e sofrem processamento

pelo sistema. É um termo genérico usado para representar pessoas, objetos,

etc. As entidades podem ser classificadas em quatro tipos:

Permanentes: permanecem no sistema durante toda a simulação;

Temporárias: permanecem no sistema apenas parte da simulação;

Ativas: trabalham em conjunto com outras atividades e as “retêm” durante

algumas operações do sistema;

Passivas: trabalham em conjunto com outras atividades e são “retidas” por

elas durante algumas operações do sistema. Para distinguir os membros de

uma mesma classe de entidades e controlar o comportamento das entidades

são utilizados os atributos;

• Atributo: é uma propriedade de uma entidade que é importante no processo de

simulação. Vale a pena salientar que os atributos não são imutáveis em uma

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entidade, eles podem variar à medida que a entidade percorre todos os pontos

do sistema;

•

Evento: é uma ocorrência instantânea que pode mudar o estado do sistema;• Atividade: São as operações e procedimentos que são iniciados em cada

evento. Representa um período de tempo de uma parte específica, como por

exemplo, usinar a peça;

• Processos: são as seqüências de eventos na ordem cronológica que elas

acontecem;

• Recursos: o recurso é o que a entidade necessita para realizar alguma

atividade. Um recurso pode executar várias atividades ou pode haver um

recurso para cada atividade.

• Replicação: significa o número de vezes que é repetido o experimento da

simulação.

2.8.7. Arena

O Arena é um software de simulação que auxilia na modelagem de sistemas e

possui um ambiente gráfico que integra ferramentas de lógica, análise estatística e

animação. A interface do programa é composta de blocos (ou módulos) que

funcionam como comandos de linguagem de programação e representam no modelo

cada etapa do processo como um fluxograma, oferecendo uma série de opções para

adaptar melhor à realidade.

Estes blocos são chamados de templates. O conceito de templates foi introduzido na

simulação em 1993 pela Systems Modeling Corporation , através de seu pacote de

simulação Arena. Este recurso veio permitir aliar a facilidade do uso de um sistema

de programação visual à flexibilidade da linguagem SISMAN.

Segundo FIORONI et al, ca. 2003, “Um template dentro da simulação representa um

‘submodelo’, que é acionado quando conveniente”.

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O Arena, lançado em 1993 pela empresa americana Systems Modeling Corporation ,

é o sucessor de dois produtos da mesma empresa: SISMAN e o CINEMA, ambosdesenvolvidos em 1982. O SISMAN é uma evolução da arquitetura GPSS, lançado

pela IBM em 1961 e esteve entre os líderes dos produtos de simulação mais

vendidos na época. O CINEMA surgiu em 1984 como complemento do SISMAN

sendo o primeiro software de animação para computadores. Em 1993 surge o

Arena, com uma versão unificada e melhorada dos dois programas (PRADO, 1999,

p. 25). A partir de 1993 a Paragon Tecnologia passou a representar a Systems

Modeling Corporation e distribuir o Arena no Brasil e posteriormente na América

Latina. Atualmente a Rockwell Software Inc . é a detentora dos direitos autorais do

Arena.

Existe quatro versões do Arena disponíveis no mercado:

• Arena Viewer: versão reduzida destinada a utilizações em que o usuário

desenvolve um modelo que será realizado como ferramenta de decisão em

outra área, porém sem acréscimo de lógica. Apenas simulação e obtenção de

resultados, com troca de parâmetros;

• Arena Standard Edition: permite ao usuário utilizar inúmeros templates, porém

sem a possibilidade de criação de templates personalizados;

• Arena Training Edition: possui todas as ferramentas da versão anterior, porém

com limitação do tempo e do tamanho da simulação;

• Arena Profissional Edition: além dos recursos comuns ao Standard , é possível

a criação de objetos pelo usuário e agrupá-los em templates.

O Arena foi criado tanto para o “usuário eventual” de simulação, que deseja realizar

alguns projetos experimentais ou até brincar com o software como também para o

“usuário profissional”, que necessita de flexibilidade para usar as aplicações mais

complexas.

A modelagem no Arena é feita utilizando módulos contidos nos tamplates, cada um

é representado por objetos gráficos que correspondem a comandos de programação

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e são destinados a uma determinada aplicação. Para a construção do modelo, basta

arrastar os módulos, com o auxílio do mouse, e construir a lógica do sistema através

de um fluxograma. O Arena fornece ao usuário templates básicose que possuemvários módulos para diversas aplicações.

Ao modelo, são anexados os dados sobre cada template, tais como: distribuições de

probabilidade, quantidade de recursos, tempo de simulação, etc. Organizando os

dados no modelo temos a representação do sistema no computador que poderá ser

simulado várias vezes e coletar dados que irão mostrar o comportamento do sistema

a ser estudado.

Ao executar o modelo, o Arena cria entidades e as movimenta entre os módulos,

podendo ser visto durante a simulação o acontecimento dos eventos, como por

exemplo a movimentação de peças, pessoas, formação de filas, entre outros. O

Arena gerencia automaticamente o tempo e os dados durante toda a simulação.

Após o término da simulação, o Arena fornece relatórios detalhados sobre cada

entidade do processo, mostrando algumas variáveis como o tempo médio de

permanência da entidade no sistema, tamanho médio de fila, taxa de utilização de

recursos, entre outros. Essas variáveis podem ser analisadas separadamente ou

como um processo geral.

Os benefícios de se utilizar a animação estão na facilidade de apresentação e

verificação do sistema, facilidade em fazer modificações em um sistema já existente

ou analisar como será o funcionamento de um novo.

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3. ESTUDO DE CASO

3.1. Definição do Problema

O problema proposto aborda as atividades executadas pela oficina de componentes

rodantes, fundidos e freios, localizadas no complexo de Tubarão, que são

responsáveis pela manutenção de todos os rodeiros, truques e válvulas de vagões

da VALE e pela distribuição desses insumos para todas as oficinas e postos de

manutenção ao longo da ferrovia.

Estudar quais seriam as quantidades ideais de componentes de cada processo de

recuperação acima citadas para atendimento das manutenções de vagões de

minério que são manutenidos na Oficina de vagões de Tubarão, evitando assim,

gastos com excesso de manutenções e componentes parados como também falta

destes para a manutenção de vagões. Identificar e analisar limitações e pontos que

possam ser melhorados, numa visão de redução de custos e aumento de

produtividade.

3.2. Manutenção de Vagões

Para efeito de manutenção, os vagões são divididos em 05 sub-sistemas, que

possuem suas funcionalidades específicas classificadas em superestrutura, truques,

rodas, freios e choque-tração, onde passam por manutenções preventivas

respeitando os planos da superestrutura do vagão.

Os vagões de minério possuem 2 tipos de manutenção preventiva em sua

superestrutura, uma com a periodicidade de 15 meses, chamada de MPVM01 e

outra com periodicidade de 72 meses denomindada MPVM02.

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O quadro 01 descreve os tipos de manutenções existentes para vagões e seus

subsistemas e também suas periodicidades.

PLANO DESCRIÇÃO PERÍODO(Meses)

MPVM01 Manutenção Preventiva Vagões Minério 01 15

MPVM02 Manutenção Preventiva Vagões Minério 02 72

FDCI Plano de Freio para Cilindro 72

FVS Plano de Freio para Válvula de Serviço 96

FVE Plano de Freio para Válvula de Emergência 96

FAJ Plano de Freio para Ajustador 120

CCT Plano do Conjunto de Choque-Tração 72

Quadro 01 – Tipos de manutenções em vagões.

A seguir, um quadro com as descrições dos serviços realizados em cada preventiva.

PLANO SUPERESTRUTURA

RODEIRO TRUQUE FREIO CCT

MPVM01 Inspecionar Inspecionar InspecionarReapertar

conexões etestar

Inspecionar

MPVM02 Inspecionar Inspecionar InspecionarReapertar

conexões etestar

Substituir

FDCI ------------- ------------- ------------- SubstituirCilindro -------------

FVS ------------- ------------- -------------SubstituirVálvula de

Serviço-------------

FVE ------------- ------------- -------------SubstituirVálvula de

Emergência-------------

FAJ ------------- ------------- ------------- SubstituirAjustador

-------------

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Quadro 02 – Serviços executados por plano de manutenção

Dentro da oficina os vagões são posicionados sob a ponte rolante, na área de

manutenção, onde são içados e colocados em cavaletes. Os truques são retirados

dos vagões e deslocados para a área de monovias, onde são separados dos

rodeiros, inspecionados e classificados.

Os truques que apresentaram algum defeito são alocados em um pátio de

estocagem ao lado das linhas de manutenção e são movimentados para as

bancadas de desmontagem através de monovias. Nesta etapa os componentes são

qualificados, sepadados e encaminhados para a área de recuperação ou para asucata.

Após a desmontagem, as laterais são empilhadas até formarem lotes de 18 peças

para serem movimentadas com o auxílio de um guindaste chamado hyster para a

área recuperação de laterais, onde passam por ensaio não destrutivo de partículas

magnéticas através de magna flux para detecção de trincas superficiais e sub-

superficiais. As lateriais que apresentarem trincas são sucateadas e as demais sãolevadas para uma bancada, com capacidade de posicionar 18 laterais, onde passam

pelo processo de recuperação e substituição de chapas de desgaste. A seguir as

lateriais recuperadas são movimentadas para o pátio de estocagem onde ficam

disponívies para posterior montagem.

As travessas são deslocadas através de monovias para o processo de recuperação,

ao lado da linha de manutenção, onde passam por substituição de componentes echapas de desgaste.

A figura 18 mostra o fluxo de manutenção dos truques retirados dos vagões.

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Figura 18 – Fluxo de recuperação de truques

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Os rodeiros retirados dos vagões também são inspecionados e qualificados, onde

são verificados defeitos em rodas, eixo e rolamentos. Os rodeiros que não

apresentarem defeitos são novamente instalados nos vagões e os defeituosos sãomovimentados para o pátio de estocagem com o auxilio do hyster.

De acordo com a necessidade de produção, os rodeiros são selecionados por um

empregado VALE e transportados para a casa de rodas através de empilhadeira,

onde são posicionados em sequencia para início de sua manutenção.

Para cada defeito apresentado os rodeiros seguem uma sequencia de atividades.

Quando o defeito é na roda, o rodeiro segue direto para a usinagem e

reperfilamento, quando a falha é no rolamento, o rodeiro inicia no processo de

retirada do rolamento, passa pela usinagen e termina na reposição dos rolamentos.

Quando há necessidade de substituição das rodas, inicia-se pela retirada do

rolamento, passando posteriormente pela desmontagem das rodas, verificação e

recuperação do eixo, em seguida a montagem das rodas, usinagem quando

necessário e finalmente a montagem dos rolamentos.

A figura 19 mostra o fluxo de manutenção de rodeiros que apresentaram defeito nas

inspeções.

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Figura 19 – Fluxo de manutenção de rodeiros

No teste de freio os todos os componentes passam por simulações de seus

funcionamentos durante operação. Os equipamentos que apresentam algum defeito

são substituídos e encaminhados para a oficina de freio para serem reparados e

testados. Além da retirada destes componentes por defeito, eles também são

substituidos preventivamente, onde cada componente possui sua periodicidade.

A figura 20 representa o fluxo de manutenção de válvulas de freio.

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Figura 20 – Fluxo de recuperação de válvulas

Após as etapas de inspeção, classificação e montagem dos componentes citados

acima, são realizados serviços de solda e pintura na superestrutura dos vagões e

posteriormente são movimentados para a realização do teste de seu sistema de

freio, última etapa antes de sua liberação para tráfego.

Nesta etapa ocorrem pequenos ajustes e um check final de todas as atividades

realizadas na manutenção, onde o vagão somente é liberado para circulação se

preencher todos os requisitos de operação e segurança listados no documento de

verificação.

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3.3. Simulação

3.3.1. Definição do problema

O problema proposto aborda as atividades de recuperação de componentes de

truques, rodeiros e válvulas de freio, realizadas nas manutenções de vagões de

minério, GDE, realizadas nas instalações da oficina de vagões de Tubarão,

localizada na cidade de Vitória, ES.

O objetivo deste estudo é realizar simulações dos processos de recuperação dos

componentes citados acima, analisar os resultados obitidos e propor modificações

visando aumento de produtividade de cada processo estudado.

Para isso foram criados modelos separadamente para cada processo de estudo,

onde todos tiveram como parâmetro de comparação as produções executadas pelas

áreas no período entre os meses de julho a setembro de 2008.

3.3.2. Identificação das variáveis

Para modelar o sistema, consideramos as válvulas de freio, o rodeiro e o truque

ferroviário como entidades temporárias do sistema, já que estes provêm de uma

fonte externa apenas para realizar sua manutenção e, depois deixa o sistema.

Os recursos usados pelo sistema foram definidos como equipamentos e funcionários

que executam as atividades em cada processo de manutenção.

Para analisarmos o sistema é necessário que tenhamos bastante atenção no que diz

respeito aos detalhes. Conforme ANDRADE (2000), a simplificação de um sistema

real, passa pela identificação das principais variáveis que essencialmente o

influenciam.

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Neste estudo as variáveis consideradas são os dados de entrada para o modelo,

descritas por uma distribuição de probabilidade, e aquelas fornecidas pelosrelatórios do Arena. São elas:

Dados de entrada:

Intervalo médio entre chegadas de rodeiros ferroviários (IC);

Tempo médio gasto para realização de cada atividade do processo de

manutenção de rodeiros ferroviários (TA);

Número de funcionários por cada atividade (NA).

Dados de saída

Tempo de permanência do rodeiro em cada atividade do processo

(TF);

Número médio de rodeiros produzidos (NF);

Taxa de ocupação das atividades (ρ).

Esta etapa é muito importante para a qualidade do modelo. Verifica-se a existência

de recursos físicos, humanos e técnicos para a execução do projeto. Ainda

selecionam-se as medidas de eficiência que serão empregadas e os fatores a serem

variados.

3.3.3. Coleta de dados

Nesta etapa, é importante se ter conhecimento sobre os tópicos anteriores, caso

contrário os resultados podem sofrer variações inesperadas, normalmente causadas

por diferenças entre percepções de cada pessoa sobre o sistema.

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É possível que a empresa já possua alguns dados, o que agilizaria este passo. É

importante observar, durante a coleta de dados, se a amostra coletada será

representativa.

À medida que os dados forem coletados, o pesquisador pode fazer um esboço do

modelo, possibilitando ajustes no modelo ou percepção de alguma desconformidade

nos dados coletados.

Para a realização de simulações, foram criadas tabelas para a coleta de tempos das

atividades realizadas nos processos de estudo, durante o mês de agosto de 2008.

QUADRO DE ATIVIDADES

ATIVIDADE FUNÇÃO QTDEEMPREGADOS

HORÁRIODE

TRABALHORECURSOS

T R U Q U E S

Içamento do vagão

Inspeção do vagão

Substituir truque

Movimentar truque para bancadaDesmontar truque

Movimentar lateral para recuperação

Recuperar lateral

Movimentar lateral para estoque

Movimentar lateral para bancada

Movimentar travessa para recuperação

Recuperar travessa

Movimentar travessa para estoque

Movimentar travessa para bancadaMontar truque

Disponibilizar truque

R O D E I R O S

Substituir rodeiro

Movimentar rodeiro para casa de rodas

Sacar rolamento

Recuperar rolamento

Montar rolamento

Tornear roda

Substituir roda

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Recuperar eixo

Disponibilizar rodeiro

V Á L V U L A S

Testar freio

Retirar válvula

Desmontar válvula

Recuperar válvula

Montar válvula

Disponibilizar válvula

Figura 21 – Quadro utilizado para coleta de dados

Também foram utilizados bancos de dados já existentes para obtenção de valores

como a média de produção, quantidade de vagões manutenidos e quantidade de

componentes substituídos durante as manutenções.

Através do banco de dados de manutenção, extraíram-se relatórios mensais de

produção para análise das seguintes variáveis:

Quantidade de manutenções preventivas e corretivas realizadas em

vagões de minério, obtendo uma média de 800 manutenções preventivas

planejadas e 1710 manutenções corretivas executadas; Quantidade de rodeiros substituídos em vagões de minério que

sofreram manutenção preventiva e corretiva, chegando a uma quantidade

média de 03 rodeiros em vagões preventivos e 01 para vagões corretivos;

Quantidade de truques substituidos em manutenções preventivas em

média mensal de 316 unidades e em manutenções corretivas de 426

unidades mensais em média.

Multiplicando-se os resultados encontrados de 800 vagões preventivos por uma

média de 1,5 rodeiros substituídos por vagão preventivo, obtém-se uma quantidade

de 1200 rodeiros substituídos em vagões preventivos por mês. Já em manutenções

corretivas, obteve-se uma média de 1710 vagões por mês com uma taxa de

substituição de 0,5 rodeiro por vagão, chegando a quantidade de 855 rodeiros

substituídos em vagões corretivos. Somando estas quantidades encontradas, chega-

se a uma quantidade de 2055 rodeiros para atender a demanda mensal da oficina,

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finalizando um valor de 69 rodeiros por dia, somente para vagões de minério na

oficina de Tubarão.

A recuperação de truques deveria ter uma produção média mensal de

aproximadamente 900 para atender a demanada atual, portanto a área está

produzindo em média de 743 unidades mensais.

3.3.4. Construção do modelo

Nesta fase ajustam-se estatisticamente os dados anteriormente coletados, podendo

utilizar como auxilio na determinação de curvas de comportamento, a ferramenta

INPUT ANALYSER , que automaticamente lê os dados e monta o histograma, onde a

opção fit all , é a ferramenta que ajusta todas as distribuições ao histograma e

seleciona a melhor, demonstradas pelas figuras 22, 23 e 24 que representam

algumas atividades do processo.

Figura 23 – Resultado do Imput Analyser do processo de recuperação de lateral

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Figura 24 – Resultado do Imput Analyser do processo de montagem de truques

Figura 25 – Resultado do Imput Analyser do processo de inspeção de truques

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De posse destes resultados, é importante que se elabore uma animação do

processo para ajudar na visualização do seu funcionamento e identificação de

possíveis erros.

Mais do que em qualquer outra etapa, nesta é importante ter a concepção do

processo bem definida, pois a partir do modelo serão tiradas todas as conclusões e

muito tempo pode ser economizado durante a construção do modelo.

No modelo construído para a simulação do processo atual de manutenção de

válvulas de freio, truques e rodeiros ferroviários, foram colocados os módulos

necessários para fazer as animaçãos, como mostram as figuras 25 e 26.

Figura 25 – Modelo casa de rodas

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Figura 26 – Modelo Recuperação de truques

3.3.5. Validação e verificação

Ao final da montagem do modelo, este precisa passar por um processo devalidação, ou seja, observar se este corresponde à realidade do sistema em todos

os níveis.

“A validação é uma das etapas essenciais do processo e que consiste naconfirmação de que o modelo opera de forma que o analista pretendia eque a saída do modelo é confiável e representativa de um sistema real. Averificação busca mostrar que o programa computacional se desempenhoucomo o esperado e pretendido, fornecendo, desta forma, uma corretarepresentação lógica do modelo. A validação, por outro lado, estabeleceque o comportamento do modelo representa de forma válida, o sistema do

mundo real que está sendo simulado” BOTTER (2001, p.7).

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Nesta etapa são realizados testes com o intuito de buscar possíveis erros existentes

na programação, consistência e conceituação do simulador. Estes testes sãorealizados executando o simulador inúmeras vezes.

Caso o modelo tenha sido validado, segue-se então para a análise de resultados,

caso contrário deve-se diagnosticar em qual etapa ocorreu o problema e então fazer

as devidas correções.

A validação do modelo pode ser feita de diversas formas. Devido a restrição de

tempo para a conclusão desta monografia, optou-se por validar o modelo

comparando os resultados obtidos pelo relatório do Arena com as informações

extraídas durante a coleta de dados.

O método utilizado foi o de comparar o número médio de produção de componentes

produzidos por dia com os dados obtidos pelo relatório do Arena, mostrado pela

tabela 01.

Tabela 01 – Comparação de valores coletados x dados do relatório do ArenaDados coletados Relatório do Arena Desvio médio (%)

Numero de rodeiros

produzidos/mês1800 1640 -8,9

Número de truques

produzidos/mês743 749 0,8

3.3.6. Simulação e análise dos resultados

Esta etapa consiste em executar os experimentos de simulação, reproduzindo a

situação atual, fazendo ensaios com outras configurações ou alterações futuras que

se deseja estudar.

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São analisados os relatórios emitidos pelo Arena de acordo com os objetivos

definidos na elaboração do modelo. Posteriormente podem ser feitas alterações e

simulações futuras, através de modificações em algumas variáveis como, porexemplo, tempo de trabalho, número de funcionários e máquinas, etc., com o intuito

de comparar os resultados com a situação atual.

Para o processo de recuperação de rodeiros foram simuladas as atividades de

desmontagem de rolamentos, substituição de rodas, montagem de rolamentos,

recuperação de eixos e torneamento de rodas. Todas essas atividades são

realizadas por 01 empregado por equipamento trabalhando 08:00h por dia, no

período de 08:00 as 17:00, exceto a atividade de torneamento de rodas que possui

um regime de trabalho de 24:00h por dia e 02 tornos trabalhando das 08:00 as

23:00h e apenas 01 torno entre 23:00 e 08:00h.

Realizando a simulação, observa-se que as atividades de torneamento de roda,

montagem e desmontagem de rolamentos são as que devemos ter cuidado especial,

pois caso haja qualquer falha ou interrupção nestas atividades, a produção de

rodeiros poderá ser comprometida.

Tabela 02 – Resultados obtidos após a simulação do cenário atual da oficina

AtividadeTempo máx de fila

(min)Taxa de ocupação (%)

Número máx de

rodeiro x atividade

Sacar rolamentos 21,40 90,80 31

Substituição de rodas 14,96 34,86 6

Montar rolamentos 19,14 99,28 19

Recuperar eixos 14,80 19,54 7

Tornear rodas 4,87 88,32 17

Desmontagem de truques 8,09 90,00 10

Recuperação de lateriais 9,29 10,25 14

Recuperação de travessas 9,36 13,36 16

Montagem de truques 18,71 68,79 27

Produção mensal de truques: 748

Produção mensal de rodeiros: 1640

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Para a simulação do processo de recuperação de truques observou-se que as

atividades de demontagem e montagem de truques são as que apresentam maiortaxa de ocupação, sendo 90,00% e 68,79%, criando uma fila de 10 e 27 unidades

respectivamente.

Em seguida serão apresentados os resultados de três alterações realizadas no

sistema atual. Primeiramente, no cenário 2, foi inserido no processo de recuperação

de rodeiros mais um torno para reperfilamento de rodas, trabalhando os 3

equipamentos em regime de 24 horas e no processo de recuperação de truques,

utilizou-se mais uma bancada para montagem e outra para desmontagem operando

nessas atividades com sua capacidade máxima de produção.

Cenário 2

Acrescentando mais um torno para reperfilamento de rodas, trabalhando com os 3

equipamentos em regime de 24 horas, montagem e desmontagem de rolamentos

trabalhando de 07:00 as 23:00 e utilizando todas as bancadas para montagem e

desmontagem de truques em regime de 24 horas, os resultados obtidos pelo Arena

estão mostrados na tabela abaixo.

Tabela 03 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 2



Número máx de

rodeiro x atividade










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Analisando-se estes resultados, pode-se observar que depois das alterações, o

número médio de produção de rodeiros teve uma significativa alteração, atingindo a

meta de produção com uma taxa de ocupação equilibrada e controlada entra as

atividades críticas do cenário anterior.

Observa-se também que não houve variação significativa na quantidade de truques

montados, onde as únicas alterações relevantes foram a taxa de ocupação nas

atividades de dmontagem e desmontagem de truques, passando de 90,00% e

68,79% para 58,31% e 45,56%, respectivamente. De posse deste resultado optou-

se para proposta para o próximo cenário uma redução nas movimentações dos

componentes dos truques, ou seja, alteração de lay-out .

Cenário 3

Mantido o cenário 2 e alterando o regime de trabalho para a atividade de montagem

de rolamentos, passando a ser executada 24 horas por dia e reduzindo o tempo

médio de chegada de truques para desmontagem em 10% do tempo atual, os

resultados obtidos pelo Arena estão mostrados na tabela 03.

Tabela 04 – Resultados obtidos após a simulação do cenário 3.



Número máx de

rodeiro x atividade







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Através dos resultados obtidos após a simulação do cenário 3, pode-se observar

que as atividades realizadas na recuperação de rodeiros ficaram equilibradas e

atingiu-se a produção necessária. Nota-se também houve um aumento significativo

na montagem de truques com uma redução de 10% do intervalo de chegada de

truques para o processo de recuperação.

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3.4. Propostas

Com a rapidez na evolução tecnológica, as empresas estão cada vez maisestudando alternativas para aumentarem sua produção com custos cada vez

menores, aumentando sua lucratividade, garantindo e melhorando a cada dia sua

eficiência e qualidade na produção.

Por esse motivo este trabalho buscou modelar, de forma mais real o possível, o

processo atual de manutenção truques e rodeiros ferroviários realizados na oficina

de vagões de Tubarão e através de simulações mostrar alguns gargalos e propor

uma melhor configuração para este local.

O cenário atual do processo de recuperação de rodeiros apresentou uma taxa de

ocupação dos equipamentos bem acima do recomendável, impossibilitando qualquer

intervenção nos mesmos para realização de manutenções. Então foram realizadas

simulações aumentando em um equipamento por atividade e alterando o regime de

trabalho em algumas atividades, melhorando a taxa de ocupação destes e atingindo

a proução necessária.

Outro ponto observado neste trabalho foi o tempo de movimentação de truques para

as atividades de recuperação, que está com uma média alta restringindo

consideravelmente a produção.

Como propostas para reduzir este tempo, sugerie-se fazer um estudo mais

detalhado do lay-out dos processos de recuperação de truques e também investir

em automação para melhorar movimentação destes componentes.

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4. BIBLIOGRAFIA

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