drap - final

CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL“ENG.° JAMES C. STEWART”

Gustavo Aparecido de Oliveira Dias PradoGustavo Cardoso da Silva

Henrique Galdino dos SantosLeonardo de Freitas Ramos

Willian Claudio Ferreira

DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO

São Paulo2012

GUSTAVO APARECIDO DE OLIVEIRA DIAS PRADOGUSTAVO CARDOSO DA SILVA

HENRIQUE GALDINO DOS SANTOSLEONARDO DE FREITAS RAMOS

WILLIAN CLAUDIO FERREIRA

Dispositivo de Reparo dosAtuadores de Pantógrafo

São Paulo2012

Trabalho de conclusão de curso apresentado à

banca examinadora do Centro de Formação

Profissional “Eng. James C. Stewart”, como

exigência parcial para conclusão do curso Técnico

em Sistemas Mecânicos de Transporte sobre

Trilhos.

Orientador: Professor Gilberto Campos Arruda

Gustavo de Oliveira Dias PradoGustavo Cardoso da Silva

Henrique Galdino dos SantosLeonardo de Freitas Ramos

Willian Claudio Ferreira

DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO


Banca examinadora dos trabalhos de conclusão de curso em sessãopública realizada em 16/02/2012

____________________________Adil Ferreira de Sene

________________________________Edson Raymundo

____________________________Fabio Ueda

____________________________Reinaldo Szybisty da Silva

Trabalho de conclusão de curso apresentado à

banca examinadora do Centro de Formação

Profissional “Eng. James C. Stewart”, como

exigência parcial para conclusão do curso Técnico

em Sistemas Mecânicos de Transporte sobre

Trilhos.


A nossos entes queridos,pelo incentivo e carinho.

AGRADECIMENTOS

Primordialmente a Deus, pela concessão da plenitude do raciocínio : sem a

Sua graça não seria possível a elaboração do trabalho de forma efetiva.

Aos nossos familiares dos membros do grupo, pois sem eles não seria

possível alcançar esse nível de formação e, consequ entemente, a estrutura de

nosso trabalho não existiria.

À direção, à coordenação e ao corpo docente do Centro de Formação

Profissional “Eng.° James C. Stewart” que, por seu empenho profissional e

didático, tornaram possível o alcance desta meta.

Aos funcionários da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos – CPTM

– lotados nas oficinas mecânicas de Presidente Altino e no Abrigo de Engenheiro

São Paulo, pelo auxílio em nossas tarefas de execução do projeto.

A todos que, de alguma forma, contribuíram para este projeto se tornar

realidade.

“O homem é um animal que usa ferramentas. Fraco pornatureza e de pequena estatura, ele fica em pé sobre umabase quadrilátera de aproximadamente 15 cm quadrados, te mque se firmar sobre suas pernas a fim de que os ventos fortesnão o derrubem.Contudo, ele pode usar ferramentas, pode criá -las; com elas amontanha de granito se transforma em poeira diante dele; osmares são sua rodovia lisa, os ventos e o fogo seusinfatigáveis corcéis.Em parte alguma você o encontrará sem f erramentas. Semferramentas ele é nada, com ferramentas tudo.”

Thomas Carlyle (1795 – 1881)

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................ ................................ ............................... 11

2. SITUAÇÃO ATUAL ................................ ................................ ........................ 12

2.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM ................................ ............................ 16

2.2. PROCESSO DE MONTAGEM ................................ ................................ ...19

2.3. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA PNEUMÁTICO ATUAL ........................ 21

2.3.1. SISTEMA DE MANUTENÇÃO ................................ ............................. 22

2.3.2. SISTEMA DE TESTE DE ESTANQUEIDADE ................................ .....22

3. QUALIDADE ................................ ................................ ................................ ..22

3.1. QUALIDADE NA CPTM ................................ ................................ ..............22

3.2. FERRAMENTAS DA QUALIDADE ................................ ............................. 24

4. DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DE PANTÓGRAFO ..........25

4.1. O QUE É?................................ ................................ ................................ ...25

4.2. POR QUÊ? ................................ ................................ ................................ .26

4.3.QUANDO? ................................ ................................ ................................ ...26

4.4. QUEM?................................ ................................ ................................ .......26

4.5. ONDE? ................................ ................................ ................................ .......27

4.6. COMO FAZER?................................ ................................ .......................... 27

4.6.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM ................................ ..................... 33

4.6.2. PROCESSO DE MONTAGEM ................................ ............................. 36

4.7. QUANTO CUSTA? ................................ ................................ ..................... 39

4.7.1. AMORTIZAÇÃO ................................ ................................ ................... 40

4.7.2. VIDA ÚTIL DAS CAMISAS ................................ ................................ ..40

4.7.3. TEMPO HÁBIL PARA A REALIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO ...............40

5. CONCLUSÃO ................................ ................................ ................................ 41

BIBLIOGRAFIA ................................ ................................ ................................ .....42

APÊNDICES ................................ ................................ ................................ .........43

ANEXOS ................................ ................................ ................................ ...............50

SUMÁRIO DE FIGURAS

Figura 1. Chegada do Pantógrafo ................................ ................................ .........12

Figura 2. Empilhadeira no transporte do pantógrafo. ................................ ............13

Figura 3. Pantógrafo no cavalete para iniciar -se a manutenção. .......................... 13

Figura 4. Atuador do Pantógrafo. . ................................ ................................ .........14

Figura 5. Peças do pantógrafores. ................................ ................................ ........14

Figura 6. Dispositivo de Manutenção ................................ ................................ ....15

Figura 7. Funcionamento do dispositivo de manutenção atual . ............................ 15

Figura 8. Válvula Pneumática de 4 posições e 3 vias . ................................ ..........16

Figura 9. Base do atuador do pantógrafo ................................ .............................. 16

Figura 10. Atuador do dispositivo de manutenção em funcionamento ..................17

Figura 11. Atuador da mesa aliviando a pressão da mola . ................................ ...17

Figura 12. Atuador sendo aliviado e com isso aliviando a mola completamente . .18

Figura 13. Atuador desacionado com as molas totalmente aliviadas .................... 18

Figura 14. Realização do processo de montagem do atuador do pantógrafo .......19

Figura 15. Haste do atuador do pantógrafo danificada . ................................ ........20

Figura 16. Camisa do atuador danificada .......................................... ................... 20

Figura 17. Atuador pneumático 6”x 8” ................................ ................................ ...30

Figura 18. Atuador da base fixa e atuador da base móvel (guia). ......................... 31

Figura 19. Ponta do atuador da base fixa encaixando no suporte da guia. ..........31

Figura 20. Ponta do atuador da base móvel. ................................ ........................ 32

Figura 21. Tampa do atuador do pantógrafo presa no bloco fixo. ......................... 32

Figura 22. Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo - DRAP. ............33

Figura 23. DRAP em Operação. ................................ ................................ ...........34

Figura 24.Processo de desmontagem no DRAP................................. ..................35

RESUMO

Um componente vital na operação regular de qualquer trem unidade

elétrica (TUE) é o pantógrafo: responsável pela captação da energia elétrica da

catenária para a alimentação de todos os sistemas elétricos do trem. A avar ia do

pantógrafo pode resultar em sérios problemas no que diz respeito à operação do

trem, podendo ser desde a necessidade do reboque por uma locomotiva diesel -

elétrica até a quebra da rede aérea (situação que impossibilita a operação de

outros trens pelo trecho afetado). Para que problemas como esse não ocorram

devido à falta de manutenção do equipamento, a Companhia Paulista de Trens

Metropolitanos (CPTM) possui uma oficina de revisão e troca de componentes

dos pantógrafos no complexo de Presidente Altino . Esse setor é responsável por

manter todos os pantógrafos que fazem parte do patrimônio da CPTM. Das peças

que compõem o conjunto, o atuador responsável pelo acionamento do sistema é

essencial para o funcionamento desejado. Sendo assim, quando o pantógraf o é

desmontado para reparos, o atuador passa por uma manutenção que inclui

desmontagem, troca de retentores e lubrificação de componentes. Para que a

desmontagem seja possível, o setor dispõe de uma bancada de manutenção, cujo

sistema de segurança pode ser aperfeiçoado. Visando à implantação de um novo

sistema e à maior eficiência do processo de manutenção, foi projetada uma

bancada (Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP) com o

intuito de otimizar esse procedimento que seria feito em um m enor tempo e com

mais segurança, barateando, assim, o processo e tornando -o mais seguro para os

colaboradores da empresa.

ABSTRACT

A vital component in the regular operation of any electric train unit (TEU) is

the pantograph - responsible for capturing the power of the catenary for powering

all the electrical systems of the train. The failure of the pantograph can result in

serious problems with regard to the operation of the train, and may be from the

need of the trailer by a diesel-electric locomotive to break the air network (a

situation which precludes the operation of other trains affected by stretch) . For

problems like this do not occur due to lack of maintenance of equipment, the Sao

Paulo Metropolitan Trains Company (CPTM) has a workshop to review and

exchange of components in complex pantographs President Altino. This sector is

responsible for maintaining all the pantographs that are part of the heritage CPTM.

The pieces of the set, the actuator for driving the system is essential to work as

intended. So when the pantograph is disassembled for repair, the actuator goes

through a maintenance that includes disassembly, exchange of seals and

lubrication of components. For disassembly is possible, the sector has maintained

a bench, which, unfortunately, has no security system and that makes it

dangerous for the service operator and on top of some agile. In order to implement

a system safety and efficiency of the process, designed a bench (Device Repair of

Actuators Pantograph - DRAP) in order to optimize the maintenance procedure

that would be done in a shorter and safer, reducing thus the maintenance and

making it safer for company employees.

11

1. INTRODUÇÃO

A Companhia Paulista de Trens Metropolitanos (CPTM) é responsável por

várias oficinas de manutenção no segmento de material rodante. Tais oficinas se

concentram em três localidades: Lapa, Eng.° São Paulo – ambas na capital – e

Presidente Altino – no município de Osasco.

Uma dificuldade notável que ocorre no setor de pantógrafos – lotado no

complexo de Presidente Altino – refere-se à manutenção do atuador pneumático

que o equipamento possui. Este componente é o de valor mais elevado do

conjunto, por isso, os procedimentos que o envolvem devem ser otimizados.

No atual processo de manutenção, que envolve desmontagem, reparo dos

componentes e montagem, verifica -se a possibilidade de melhorias. Este projeto

visa à implantação de uma nova bancada para essa ma nutenção, atendendo,

assim, ao parâmetro de segurança para o operador, garantindo eficiência no

processo e manutenção efetiva das peças do atuador pneumático.

O Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo (DRAP) tem como

foco diminuir o tempo de reparo do atuador pneumático do pantógrafo, aumentar

sua vida útil, além de se aperfeiçoar o processo atual de manutenção tendo, como

base, os conhecimentos técnicos adquiridos no de correr do curso.

12

2. SITUAÇÃO ATUAL

Para um funcionamento ideal de qualquer equipamento em uma máquina,

é necessário realizar periodicamente sua manutenção. Neste trabalho ,

apresentaremos o pantógrafo e a manutenção de seu atuador pneumático , um

equipamento que existe nos trens unidade elétrica .

Pantógrafo é um equipamento eletropneumático que fa z a captação de

energia elétrica da rede aérea, com finalidade de alimentar os circuitos de

potência e auxiliares do Trem Unidade Elétrica.

A oficina situada em Presidente Altino é a responsável pela manutenção de

pantógrafos na Companhia Paulista de Tre ns Metropolitanos, recebendo estes

equipamentos por meio de transporte rodoviário dos abrigos da Lapa e de

Engenheiro São Paulo (Figura.1).

Figura 1. Chegada do Pantógrafo às oficinas de Presidente Altino, por meio de transport e rodoviárioFonte: Acervo Pessoal.

13

Ao chegar à oficina, o pantógrafo é transportado por meio de uma

empilhadeira a um cavalete, onde seus periféricos – réguas de cobre, canoas,

chifres, buchas, molas de tração, anéis de vedação, articulações mecânicas,

cordoalhas, atuador pneumático, entre outros – são inspecionados e retirados

para reparos e/ou substituição: (Figura s 2 e 3).

Figura 2. Operador de Máquinas Sr. Reginaldo conduzindo a empilhadeira, no transporte dopantógrafo. Fonte: Arquivo Pessoal

Figura 3. Pantógrafo no cavalete para iniciar -se a manutenção. Fonte: Acervo Pessoal

14

O atuador pneumático utilizado no pantógrafo é de simples ação (Figura 4)

e é constituído, em seu interior, de dois pares de molas e um separador (Figura

5). Este equipamento é alimentado por ar e é responsável pela subida e descida

das barras articuladas, permitindo assim a captação de energia elétrica da

catenária (Anexo A).

É um item que requer uma manutenção mais d etalhada, pois o seu mau

funcionamento contabiliza um enorme prejuízo e um grande transtorno, por

avariar tanto o conjunto pantógrafo, como o material rodante (trem) e a estrutura

da catenária.

Figura 4. Atuador Pneumático de Si mples Ação do Pantógrafo. Fonte: Acervo Pessoal.

Figura 5. Conjunto de dois pares de molas e separador do atuador pneumático do pantógrafo.Fonte: Acervo Pessoal

15

A manutenção do atuador atualmente é feita em uma m esa com

dimensões de 2,16 m de comprimento e 0,76 m de largura, sendo seu conjunto

composto por uma base com o perfil do cilindro, onde o atuador é colocado e

travado, evitando que, no momento do processo de manutenção, haja o risco de

escapar, causando um grave acidente com o operador, como também a avaria do

atuador (Figura 6).

Figura 6. Dispositivo de Manutenção do atuador pneumático do pantógrafo utilizado atualmente.Fonte: Acervo Pessoal.

Figura 7. Dispositivo de Manutenção do atuador pneumático do pantógrafo em funcionamento,estando o atuador da mesa destacado em cinza, e os parafusos prisioneiros dispostos na parte lateral

da mesa. Fonte: Acervo Pessoal.

Paralela a essa base, há um atuador de simples ação com curso e

diâmetro de 8 polegadas e com sua ponta confeccionada no perfil da haste do

cilindro (Figura 7).

Parafusos Prisioneiros

16

Esse dispositivo é controlado por uma válvula pneumática de 3 posições

e 3 vias que é responsável pelo acionament o e parada do atuador da mesa

(Figura 8).

A distância atual na mesa entre o atuador e a ponta do cilindro é de 180

mm sendo que este parâmetro permite a desmontagem do cilindro, porém ,

desconfortavelmente.

Figura 8. Válvula Pneumática de 4 posições e 3 via s.Fonte: Acervo Pessoal

2.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM

No processo de desmontagem, o cilindro é colocado na base e travado por

duas alças que são parafusadas (Figura 9). Neste momento, o atuador deve

encontrar-se desacionado.

Figura 9. Base a qual o atuador do pantógrafo é preso por meio das alças. Fonte: Acervo Pessoal

17

Em seguida, o atuador é acionado pela válvula pneumática de 3 posições e

3 vias por meio de uma alavanca, até que a haste do atuador comprima as molas

do cilindro motor (Figura10).

Figura 10. Atuador de simples ação do dispositivo de manutenção com curso e diâmetro de 8polegadas, comprimindo as molas. Fonte: Acervo Pessoal.

Este primeiro estágio se completa com o alívio da pressão exer cida pela

mola, permitindo a retirada, um a um, dos 6 parafusos e das 5 porcas da tampa

com duas chaves fixas (não existe a sexta porca, pois o projeto da tampa do

cilindro não permite a utilização d esse elemento de fixação, por ser o local de

entrada do ar). A cada parafuso retirado, é colocado um parafuso prisioneiro

(consiste numa barra de seção circular com roscas nas duas extremidades) , pois

o curso do atuador não consegue realizar esse processo de uma só vez (Figura

11).

Figura 11. Atuador da mesa aliviando a pressão da mola, para a retirada dos parafusos da tampa e acolocação dos parafusos guia na tampa flangeada. Fonte: Acervo Pessoal.

18

No segundo estágio, o atuador é aliviado pela alavanca da válvula (Figura

12). A mola é aliviada totalmente e são retirados todos os parafusos prisioneiros

e, consequentemente, a tampa do cilindro. Em seguida, são retirados os dois

pares de molas e o separador, sendo estes itens lavados e lubrificados, além de

serem substituídos os retentores e lubrificada a camisa do cilindro que permanece

preso na base da mesa (Figura 13).

Figura 12. Atuador sendo aliviado e com isso aliviando a mola completamente.

Figura 13. Atuador desacionado com as molas totalmente aliviadas. Fonte: Acervo Pessoal.

19

2.2. PROCESSO DE MONTAGEM

Posteriormente, o processo de montagem se realiza de modo a colocar

primeiramente os dois pares de molas e o separador na camisa do cilindro, já

lubrificada e com o atuador desa cionado. Em seguida, a tampa do cilindro é

encaixada na ponta do atuador, que é acionado e guiado pela mão do operador,

pois o centro do atuador não está no centro do cilindro, e, com isso, inicia -se o

primeiro estágio para a montagem sendo que a tampa é p ressionada junto às

molas até que se consigam colocar os parafusos prisioneiros.

O segundo estágio consiste na compressão total da mola (4 kg/mm), e

assim, um por vez, retiram-se os prisioneiros, colocando parafuso e porca,

finalizando o reparo, a manutenç ão do cilindro, recuando o atuador e terminando

o processo (Figura 14).

Figura 14. Tampa do atuador encaixado na ponta do atuador da mesa para a montagem e finalizaçãoda manutenção do atuador do pantógrafo. Fonte: Acervo Pessoa l.

20

São diversos os problemas, as implicações q ue estes dois processos

trazem. Entre outros podemos citar:

a) perda de tempo devido à utilização de um atuador com curso pequeno e com

isso o processo ter que ser realizado em dois estágios;

b) falta de espaço suficiente entre o atuador e o cilindro, dificultando a

desmontagem, podendo a montagem do cilindro provocar acidentes no operador;

c) falta de um sistema de segurança que proteja o operad or contra acidentes de

trabalho;

d) ausência de um teste mais eficiente para detectar a pre sença de vazamentos

no cilindro;

e) falta de um sistema que verifique a que pressão o cilindro trabal ha quando está

em funcionamento;

f) danificação da haste (Figura 15) e ranhuras na camisa do atuador pneumático

do pantógrafo (Figura 16).

Figura 15. Haste danificada devido a umamanutenção inadequada.

Figura 16. Detalhe da camisa do atuador dopantógrafo com ranhuras destacada em preto.

21

Portanto, uma manutenção rápida, segura e eficiente do atuador

pneumático do pantógrafo é mais do que necessária, pois este equipamento é

responsável pela subida e descida das barras articuladas, permitindo assim a

captação de energia elétrica da catenária. Há, no entanto, a possibilidade de se

realizar melhorias neste processo, otimizando o conforto do empregado bem

como prezando sua segurança, além de baratear e garantir uma maior eficiência,

na manutenção.

2.3. FUNCIONAMENTO DO SISTEMA PNEUMÁTICO ATUAL

0Z1 = Alimentação de ar comprimido;

1Z1 = Unidade de conservação de ar, representação simplificada;

1V1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;



1A = Cilindro de simples ação, retorno por mola;

2A = Cilindro de simples ação, avanço por mola (Atuador do Pantógrafo);

M = Manômetro.

O sistema atual possui do is sistemas em um só: o de manutenção do

atuador do pantógrafo e o de teste de estanqueidade .

22

2.3.1. SISTEMA DE MANUTENÇÃO

Quando há alimentação do compressor 1Z1, podemos , então, acionar a

válvula 1V1 que avançará o cilindro 1A, para que seja feita a manutenção do

atuador do pantógrafo (2A).

Para que haja o retorno do cilindro 1A, basta somente acionar a válvula

1V1 que acontecerá o retorno.

2.3.2. SISTEMA DE TESTE DE ESTANQUEIDADE

Para se fazer o teste, basta o compressor 1Z1 alimentar a válvula 1V2, que

retornará o cilindro. Com o cilindro recuado, é fechada a válvula 1V2 para que o

ar do sistema não sofra alteração. Não havendo mudança na leitura do

manômetro M, pode-se avançar o cilindro 2A, por meio da válvula 2V2.Porém,

como esse sistema foi construído há 13 anos, sem haver a manutenção

necessária, esse sistema apresenta vazamentos, impossibilitando a realização do

teste de estanqueidade.

3. QUALIDADE

Antes da exposição do projeto, será explanado um dos conceitos que

guiaram os trabalhos do grupo na confecção do DRAP. Esse conceito é o de

qualidade, no qual baseamos a apresentação de nosso projeto, o Dispositivo de

Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP.

3.1. QUALIDADE NA CPTM

O toyotismo, empregado na reconstrução do Japão do pós -guerra,

posteriormente, disseminou-se por todo o mundo, uma vez que privilegia as

filosofias de qualidade que estão inclusas nessa metodologia visando a um

crescimento seguro, com bases sólidas. A CPTM se utiliza dessa metodologia

como principal filosofia no crescimento do plano de Expansão.

23

A CPTM, como prestadora de serviços públicos, adota parâmetros e

atributos para mensurar a qualidade do serviço oferecido aos seus usuários. São

nove atributos, descritos na página de gestão da qualidade no sítio da CPTM:

Regularidade – É o efetivo cumprimento das programações dos serviços,

horários e intervalos estabelecidos para a operação comercial normal.

Segurança Pública Operacional – É a capacidade de oferecer o serviço

com garantia de ordem pública para a prestação da integridade pessoal e

privacidade do usuário durante o consumo deste serviço e durante sua

permanência nas dependências da empresa.

Conforto – O bem estar do usuário nas instalações das estações e trens,

considerando a limpeza, higiene, composição, decoração do ambiente,

temperatura, ventilação, iluminação, d ensidade das pessoas nas plataformas e

nos trens, disponibilidade de equipamentos e procedimentos para os portadores

de necessidades especiais.

Confiabilidade – Confiança no funcionamento do sistema, evitando

interrupções na prestação de serviços, e també m no cumprimento das

programações de horários e compromissos estabelecidos, oferecendo alternativas

á continuidade dos serviços.

Utilidade – Facilidade de utilização do serviço de transporte e da

integração deste com outros modos, considerando o uso da ci dade, equipamentos

de acesso ao sistema, transferências dentro do próprio sistema, bem como os

demais serviços de transporte que se tem.

Atendimento – É a capacidade de agir prontamente com segurança e

cortesia nas rotinas, principalmente em situações d e emergência envolvendo

usuários, considerando o atendimento dos empregados, fornecimento das

informações e orientações, e a rapidez em restabelecer a situação á normalidade.

Rapidez – São os tempos de deslocamento nas estações e nas viagens

nos trens, considerando os tempos de compra de títulos de direito de

24

viagem,ultrapassagem de bloqueios,acesso ás plataformas e tempos de percurso

e de parada dos trens nas estações.

Preço – Valor que o usuário paga pelo uso do serviço (transporte),

considerando o valor agregado aos serviços prestados e a sua percepção relativa

aos outros modos de transporte e serviços congêneres.

Desses nove atributos, cinco são definidos como estratégicos, sendo os

focos principais da política e atuação da empresa: regularidade, con fiabilidade,

segurança pública operacional, atendimento e segurança operacional.

3.2. FERRAMENTAS DA QUALIDADE

Para que os conceitos de qualidade possam ser mais f acilmente aplicados,

traduzidos à realidade da empresa ou do projeto, existem ferramentas que

auxiliam no processo de implantação. Nesse trabalho de conclusão de curso, será

utilizada a ferramenta 5W2H.

Composto pelas sete perguntas principais para o desenvolvimento de um

projeto – What (o quê?), Why (por quê?), When (quando?), Who (quem?), Where

(onde?), How to do (como fazer?) e How Much (quanto custa?) - o 5W2H é um

checklist das atividades que serão desenvolvidas pelos colaboradores da

empresa. Ele funciona como um mapeamento destas atividades desde o seu

planejamento até a sua implantação.

25

4. DISPOSITIVO DE REPARO DOS ATUADORES DEPANTÓGRAFO

4.1. O QUE É?

O Dispositivo de Reparo dos Atuadores de P antógrafo – DRAP – tem por

finalidade realizar a manutenção em atuadores do pantógrafo, otimiza ndo o

processo de desmontagem e montagem atual, os quais fazem parte da

manutenção, além de promover melhorias no dispositivo que hoje é utilizado para

realizar a manutenção. No processo atual , há muita perda de tempo na

manutenção, devido ao comprimento do curso da haste do atuador da mesa ser

curto (8 polegadas), fazendo com que o processo de desmontagem e montagem

seja realizado em dois estágios, além de ser constatada a possibilidade de

melhorar o sistema de segurança para o operador.

Com a implantação do DRAP, o tempo para desmontagem e montagem

será reduzido, pois no dispositivo projetado o comprimento do curso será dobrado

(16 polegadas), permitindo assim que a montagem e desmontagem seja m feitas

em um único estágio apenas, dispensando o uso dos parafusos prisioneiros,

utilizados no processo atual . Além disso, o sistema pneumático projetado no

DRAP será mais eficiente e seguro se comparado ao anterior.

O sistema do DRAP é composto por:

02 unidades Manômetro “bar”01 unidade Válvula 3/3 vias NF acionamento por alavanca01 unidade Botão de emergência NA01 unidade Válvula 3/2 vias NA acionamento por rolete02 unidades Cilindro ISO ø 160 x 200 mm01 unidade Mesa de aço carbono04 unidades Rolamentos01 unidades Trava de aço inoxidável03 unidades Conexão T13 unidades Conexão10 unidades Mangueira Pneumática (metros)

26

4.2. POR QUÊ?

O processo, com a utilização do DRAP, se tornará mais rápido, porque

será realizado em apenas um estágio, garantindo assim certo lucro em

consideração do tempo empregado no processo anterior. Além disso, se tornará

mais seguro, devido à utilização de sistemas pneumáticos de segurança e por sua

desmontagem ser realizada com o atuador pneumático do pantógrafo disposto

com a tampa fixa do lado externo, diminuindo o risco de acidentes e evitando

danos a sua haste e camisa, porque o atuador do dispositivo não entrará em

contato direto sobre elas e sim sobre a parte traseira.

Outro fator que se deve levar em consideração é a ergonomia do

funcionário, respeitada no DRAP, porque a altura e a disposição dos

equipamentos no disposi tivo são projetadas para garantir total conforto durante o

trabalho.

4.3.QUANDO?

O DRAP pode ser implantado de imediato, já que é necessária apenas a

substituição do dispositivo atual por ele e também por já estar constatada a

necessidade de melhorias no p rocesso atual. Outra facilidade da implantação

deste dispositivo é devido à maioria dos equipamentos de sua compo sição ser

facilmente encontrada na própria empresa.

4.4. QUEM?

Os serviços a serem executados para confecção do DRAP podem ser

realizados pelos próprios funcionários da empresa, envolvendo os processos de

usinagem, caldeiraria, pneumática. Foram esses funcionários que relataram as

dificuldades e precariedades encontradas no processo atual.

27

4.5. ONDE?

A implantação deste dispositivo se destina ao setor de pantógrafos,

localizado na oficina da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos em

Presidente Altino, no processo de manutenção dos atuadores pneumáticos do

pantógrafo AM57BU. Este modelo de pantógrafo é utilizado nos trens séries:

1100,1400,1600,1700,4400 e 5500 – mantidos pela CPTM – e nas séries 2000,

2070, 2100, 5000 e 8000 – em operação na CPTM, porém mantidos por terceiros .

4.6. COMO FAZER?O DRAP foi projetado em uma mesa de aço com dimensões de 2,1 8 m de

comprimento e 0,78 m de largura, constituindo-se de dois atuadores pneumáticos

de seis polegadas de diâmetro por oito polegadas de curso , sendo um deles fixo

na mesa e o outro sobre uma base móvel. Para selecionar o modelo de atuador

que exerça a força necessária para a compressão da mola do atuador d o

pantógrafo, foram realizados testes de forças , em três tipos de atuadores; 6”x 6”,

6”x 8” e 8”x 8”.(tabela 1).

ATUADORES DE FREIO CPTMTESTE DE FORÇA

Atuador 6"x 6"Cilindro 1 Cilindro 2

Pressão de teste(kgf/cm²)

Força verificada(kgf)



1 70 1 672 254 2 2443 439 3 4214 616 4 600

Atuador 6"x8"Cilindro 1 Cilindro 2





1 96 1 772 250 2 2443 424 3 4244 590 4 583

* Modelo de atuador utilizado na confecção do projeto

28

Atuador 8" x 8"Cilindro 1 Cilindro 2





1 170 1 1692 480 2 4743 496 3 7864 1116 4 1096

Obs: Para cada tipo de atuador foram realizados testes com mais de um cilindro com pressões de

testes que variam de 1 kgf/cm² a 4 kgf/cm², verificando se a variação de força entre eles é

significativa.

As equações abaixo foram desen volvidas a partir dos resultados obtidos nos

testes acima.

PROJEÇÃO DAS FORÇAS DE ACORDO COM OS TESTES REALIZADOS

Equação Geral: y = a.x + b

Sendo: y = Força Alcançadax = Pressão do sistemaa = Constante Ib = Constante II

Atuador 8”x 8”

I. 474 = a. 2 + b

a = (474 – b)/2

a = 474 – (-157)/2

a = 315,5

II. 1105 = a.4 + b

1105 = (474 – b) /2. 4 +b

1105 = 948 – 2b + b

b = -15

Portanto para a equação geral temos:

y = 315,5. x-157

Tabela 1. Teste de Força

29

Atuador 6”x 8”

I. 250 = a.2 + b

250 – b = 2 a

a = 474 – (-90) / 2

a = 17

II. 590 = a. 4 + b

590 = (250 – b). 4/ 2 +b

590 = 500 – 2b + b

b = -90Portanto para a equação geral temos

y = 170.x - 90

Atuador 6”x 6”

I. 70 = a.2 + b

70 – b = 2 a

a = (70 – b)/2

a = 70 – (- 476)/2

a = 273

II. 616 = a.4 + b

616 = (70 – b)/2 . 4 + b

616 = 140 – 2b + b

b = - 47

Portanto para a equação geral temos:

y = 273.x - 476

30

No projeto DRAP, a pressão de trabalho do sistema será de 6 bar, e, de

acordo com os cálculos de projeção das forças desenvolvidos anteriormente, foi

escolhido o atuador 6”x8” (Figura 17) por suas características: força de 930 kgf

cada um, totalizando uma força de 1860 kgf sufi ciente para vencer a força da

mola do atuador do pantógrafo que é de 1650 kgf, além de haver documentos de

teste provando desempenho, funcionamento, estanqueidade do cilindro, força e

seus respectivos resultados (Anexos B, C, D e E).

O fato de o atuador 6”x8” ainda ser encontrado na CPTM, embora não

mais seja utilizado, também contribui para esta escolha.

Figura 17. Atuador pneumático 6”x 8”, escolhido para a construção do protótipo.Fonte: Acervo Pessoal.

31

Na confecção do DRAP, a utilização de dois atuadores totaliza um curso de

16”, permitindo assim que tanto a desmontagem quanto a montagem do atuador

do pantógrafo seja realizada em um único estágio trabalhando a uma pressão de

6 bar que é monitorada por meio de um ma nômetro. Este processo é diferente do

processo atual que é feito em dois estágios e trabalha a uma pressão de 6 bar,

que não pode ser monitorada, devido ao manômetro da mesa estar danificado .

Preso à mesa por uma base fixa, um dos atuadores 6”x 8” terá a sua haste

encaixada na parte traseira de uma base móvel (guia cilíndrica retificada) com

comprimento total de 510 mm , fazendo com que, quando o dispositivo seja

acionado, a ponta da haste do atuador fixo que está encaixada, permita o avanço

da base móvel (figura 18 e 19).

Figura 18. Atuador da base fixa e atuador da base móvel (guia).Fonte: Acervo Pessoal

Figura 19. Ponta do atuador da base fixa encaixando no suporte da guia.Fonte: acervo Pessoal

32

Simultaneamente à situação descrita anteriormente, a haste do atuador

que se encontra sobre a base móvel , também avança. Esta tem em sua parte

frontal um dispositivo cilíndrico com o perfil que se encaixa na parte traseira do

atuador do pantógrafo (figura 20).

Figura 20. Ponta do atuador da base móvel.Fonte: Acervo Pessoal

Paralelo a ponta do atuador da base móvel a camisa do atuador do

pantógrafo estará fixo sobre uma base móvel com rolamentos, que se desloca

sobre uma guia com comprimento de 155 mm, sendo sustentada por seis

pilastras que distribuem igualmente os esforços sofridos pela ação da base móvel

do atuador do pantógrafo. A tampa do atuador do pantógrafo ficará presa em um

bloco fixo na mesma altura da base móvel, e n a qual estará a camisa do atuador

do pantógrafo (Figura 21).

Figura 21. Tampa do atuador do pantógrafo presa no bloco fixo.Fonte: Acervo Pessoal.

Tampa

33

4.6.1. PROCESSO DE DESMONTAGEM

No processo de desmontagem do DRAP, o pro cedimento será diferente do

processo utilizado atualmente, pois a desmontagem do atuador do pantógrafo

será feita de maneira inversa: a tampa do atuador ficará presa no bloco e o

atuador do pantógrafo será colocado na base móvel, preso por duas alças sendo

que uma delas acionará um rolete responsável por permitir o acionamento do

sistema pneumático. Este procedimento constituirá um sistema de segurança,

ausente no processo atual, garantindo confiabilidade na manutenção, além da

segurança do operador (Figura 22).

Figura 22. Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo.Fonte: Acervo Pessoal

34

Em seguida, por meio do manípulo da válvula pneumática 3 posições e 3

vias, o operador coloca o manípulo na posição avanço e, com isso, o atu ador da

base fixa irá atuar, deslocando a base móvel (guia) e o atuador que está sobre

esta base móvel. Simultaneamente, o atuador da base móvel irá avançar

encaixando sua ponta na parte traseira da camisa do pantógrafo, exercendo a

força de 1860 kgf, comprimindo as molas da camisa do atuador do pantógrafo de

modo a permitir a retirada dos os seis parafusos e as cinco porcas da tampa com

duas chaves fixas (Figura 23).

Figura 23. DRAP em Operação.Fonte: Acervo Pessoal.

35

Concluído este movimento, o operador leva o manípulo para a posição de

retorno, promovendo o retorno das hastes do atuador da base fixa (que

movimenta a guia cilíndrica retificada) e do atuador da base móvel, sendo a

camisa movimentada pela força da mola . Ao término do recuo, as molas estarão

totalmente aliviadas, tornando possível dois procedimentos: retirá -las

manualmente e em conjunto com o restante do corpo para o devido reparo e

realizar a manutenção do atuador do pantógrafo que consiste na lubrifica ção da

camisa, troca do anel de vedação e lu brificação das molas (Figura 24).

Figura 24.Processo de desmontagem do atuador do pantógrafo no DRAP .Fonte: Acervo Pessoal.

36

4.6.2. PROCESSO DE MONTAGEM

Há vantagem do processo de montagem do DRAP em relação ao

processo atual: uma vez que os atuadores da base fixa e da base móvel estão

centralizados, alinhados com a base do atuador do pantógrafo, não há

necessidade de o operador ficar centralizando as molas, pois no DRAP a

centralização é mantida tanto no processo de montagem, quanto na

desmontagem.

Para iniciar a montagem do atuador do pantógrafo, a haste do atuador da

base fixa estará recuada, fazendo com que a base móvel (guia) esteja também

recuada. A haste do atuador qu e se encontra fixado sobre está base móvel estará

recuada, estando à camisa sobre sua base móvel e encaixada na ponta da haste

deste atuador.

Posteriormente, após realizar a manutenção de reparo de peças e

lubrificação, o operador coloca os dois pares de molas e o separador dentro da

camisa, desloca o manípulo para a posição de avanço, fazendo com que a haste

do atuador da base fixa avance e atue sobre a base móvel. Simultaneamente, a

haste do atuador da base móvel avançará, com força necessária para encai xar a

camisa na tampa e permitir que o operador, com duas chaves fixas, coloque e

aperte os seis parafusos e as cinco porcas da tampa.

Para finalizar a manutenção, é realizado no atuador do pantógrafo o teste

de estanqueidade seguindo o procedimento do ma nual de manutenção Cofresbra

(Anexo A), detectando-se há algum tipo de vazamento de ar no atuador do

pantógrafo. Feito esse procedimento, o operador preenche a ficha de manutenção

da CPTM (Anexo F) descrevendo o que foi reparado e substituído .

Tanto no esquema pneumático (Figura 25) quanto no circuito de testes

(Figura 26), o projeto se baseia em um esquema si mples: o ar sai do compressor

1Z1 e passa pela válvula 2Z1, que, quando acionada, libera o ar que entra na

válvula 3Z1, que serve como segurança, pois ela só permite a passagem do ar

quando o cilindro do pantógrafo estiver completamente fixado.

37

Posteriormente temos o botão de emergência 4Z1. Por segurança, q uando

acionado, ele bloqueia o ar do sistema não permitindo que os cilindros se

movimentem.

No esquema pneumático, o ar chega aos cilindros fazendo o avanço. S e a

válvula 2Z1 for comandada novamente , poderá retirar o ar dos cilindros e fazer o

recuo.

Figura 25. Funcionamento do sistema pneumático do DRAP


1Z1 = Unidade de conservação de ar, representação simplificada;

2Z1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;

3Z1 = Rolete 3/2 vias, normal fechada e com retorno por mola;

4Z1 = Válvula de emergência 3/2 vias, normal aberta, acionamen to por botoeira e retorno por mola;

1A e 2A = Cilindro de simples ação, retorno por mola Ø 160x200 mm;

M = Manômetro.

Já no circuito de testes, o ar chega ao cilindro fazendo o recuo. Q uando o

cilindro estiver completamente recuado, não poderá haver perda de ar no sistema,

isto é averiguado pelo manômetro M. Movendo a alavanca da válvula 2Z1, o

cilindro avançará.

38

Figura 26. Circuito pneumático de teste de estanqueidade do DRAP


1Z1 = Unidade de conservação de ar, repr esentação simplificada;

2Z1 = Válvula 3/3 vias, normalmente fechada e acionamento por alavanca;

3Z1 = Rolete 3/2 vias, normal fechada e com retorno por mola;

4Z1 = Válvula de emergência 3/2 vias, normal aberta, acionamento por botoeira e retorno por mola;

1A = Cilindro de simples ação, avanço por mola (Atuador do Pantógrafo);

M = Manômetro.

39

4.7. QUANTO CUSTA?

O nosso projeto pode ser avaliado financeiramente de diversas formas. A

mais importante é o aumento da segurança e conforto do funcionário, além de

aumentar a produtividade.

Esse novo processo precisará de alguns mate riais (tabela 2). Os preços

apresentados foram retirados de 3 fornecedores independentes.

Und. Descrição da peça ou material Preço unitário Preço total2 Manômetro “medição em bar” R$ 29,65 R$ 59,302 Válvula Reguladora de Vazão R$ 32,76 R$ 65,521 Válvula 3/3 vias NF acionamento por

alavancaR$ 111,00 R$ 111,00

1 Botão de emergência NA R$ 78,37 R$ 78,371 Válvula 3/2 vias NA acionamento por rolete R$ 75,73 R$ 75,732 Cilindro ISO ø 160 x 200 mm R$ 1.200,00 R$ 2.400,001 Bancada de aço carbono R$ 688,00 R$ 688,004 Rolamentos R$ 20,00 R$ 80,001 Trava de aço R$ 7,00 R$ 14,003 Conexão T R$ 0,50 R$ 1,50

13 Conexão R$ 0,50 R$ 6,5010 Mangueira Pneumática (metros) R$ 2,50 R$ 25,00

Total R$ 3.604,92

A empresa gastará no total R$ 3604,92 para a aquisição de todo o material

necessário para o desenvolvimento do DRAP.

Utilizando esses materiais com a mão de obra da própria empresa para a

montagem do projeto, teríamos acresc ido nesse valor uma semana de trabalho de

dois mecânicos.

Empregados Valor dia individual 1 semana individual totalDois Mecânicos R$ 94,24 R$ 471,20 R$ 942,40

Como serão necessários dois mecânicos, este valor seria de R$ 942,40.

Material total R$ 3.604,92Mão-de-obra total R$ 942,40

Total R$ 4.547,32

Portanto, o preço total do projeto seria R$ 4547,32.

40

4.7.1. AMORTIZAÇÃO

Com o nosso projeto, teremos melhoras em dois segmentos, sendo eles: a

vida útil dos êmbolos e o tempo hábil para a realização d a manutenção.

4.7.2. VIDA ÚTIL DAS CAMISASConsiderando a descentralização da bancada atual, temos a vida da

camisa do atuador do pantógrafo diminuída drasticamente. Considerando que são

trocados em média cinco camisas por mês, devido a esta descentralização, s endo

o custo de cada camisa R$ 982,00, logo teríamos um valor total de R$ 4910,00.

4.7.3. TEMPO HÁBIL PARA A REALIZAÇÃO DA MANUTENÇÃO

O nosso projeto pretende diminuir o tempo de serviço da realização da

manutenção do cilindro de forma considerável. O valor do dia de um mecânico na

CPTM é de R$ 94,24. No processo atual, são necessários 40 minutos para

realizar a manutenção, equivalente ao valor de R$ 7,85. Com a implantação do

DRAP, serão necessários apenas 15 minutos , custando a manutenção um valor

de R$ 2,94, gerando, com essa diminuição de tempo, uma economia de R$ 4,91.

Considerando que no período de 5 meses será feita a manutenção de 60

atuadores, o valor economizado com a redução do tempo será de R$ 294,60.

Desta forma o projeto DRAP será amortizado em c inco meses, somando a

economia na substituição das camisas (R$ 4910,00) com a redução do tempo de

manutenção nesses mesmos 5 meses (R$ 294,60), totalizando um valor de R$

5204,60.

41

5. CONCLUSÃO

Para que qualquer manutenção ocorra de maneira eficien te, deve estar

sempre atualizada com os parâmetros tecnológicos de seu tempo e da situação

vigente em uma empresa, portanto, há necessidade de contínuo aperfeiçoamento

dos procedimentos que envolvem a manutenção de seus equipamentos. No caso

do Dispositivo de Reparo dos Atuadores de Pantógrafo – DRAP, sua ideia base é

substituir um sistema ultrapassado de manutenção, usado atualmente na CPTM,

tornando possível mais agilidade no reparo do atuador pneumático do pantógrafo,

componente essencial para o equipame nto.

Um fator de extrema importância é a segurança dos colaboradores

envolvidos nos processos de manutenção. A eficiência deve ser sempre aliada da

segurança, pois o fator humano é essencial nas diretrizes gerais de uma

organização. O DRAP foi projetado d e maneira a atender a esse requisito, pois

possui um sistema de segurança elaborado para evitar danos físicos ao operador

do dispositivo caso ele não esteja atento a duas questões mínimas: a correta

fixação do atuador do pantógrafo em sua base e o acioname nto do botão de

emergência.

Outro ponto que deve ser destacado é que muitas vezes um procedimento

pode ser aperfeiçoado com equipamentos que a empresa já possui em seu

patrimônio, basta direcionar seu emprego para o serviço desejado. O grupo teve

êxito neste conceito, pois o protótipo do DRAP foi totalmente confeccionado com

materiais que os setores de manutenção da CPTM possuem. Uma questão

importante é que os equipamentos de maior custo nesse protótipo – a válvula

direcional com alavanca e os cilindros pn eumáticos da bancada – embora estejam

fora de uso na companhia, ainda são encontradas em suas oficinas.

Por fim, concluímos que uma ferramenta de trabalho tal como o DRAP será

útil para atender a uma necessidade vital de manutenção da CPTM, e isso tornará

possível um reparo mais ágil do pantógrafo e, por consequência, de todos os

trens que a companhia mantém.

42

BIBLIOGRAFIA

Consórcio Cofresbra. (15 de 08 de 2007). Manual de Manutenção do pantógrafoAM57BU. São Paulo.

CPTM. (s.d.). Atributos de Qualidade . Acesso em Outubro de 2011, disponível em Site daCompanhia Paulista de Trens Metropolitanos: www.cptm.sp.gov.br/e_gestao/atributos.asp

CPTM. (s.d.). PROCEDIMENTO DE MANUTENÇÃO DO PANTÓGRAFO AM 57 -BU.São Paulo, SP: Acervo da empresa.

Junior, Veltan E. Martinelli (s.d.). Revisão Geral do Pantógrafo AM -57-BU.

Provenza, E. I. (1996). PROJETISTA DE MÁQUINAS PROTEC. São Paulo: F. Provenza.

Faeveley Transport, (23 de 06 de 2009). Procedimento de Teste: Cilindro de Freio UAHT6" X 8". São Paulo

www.cptm.sp.gov.br/e_gestao/atributos.asp

43

APÊNDICES

50

ANEXOS

Anexo A – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo B – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo C – Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU Consórcio CofresbraAnexo D – Faiveley Transport São PauloAnexo E – Faiveley Transport São Paulo

51

ANEXO A

*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra.

52

ANEXO B

*Retirado de: Manual de Manutenção do pantógrafo AM57BU ConsórcioCofresbra

53

ANEXO C


54

ANEXO D

*Retirado de: Faiveley Transport São Paulo.

55

ANEXO E

*Retirado de: Faiveley Transport São Paulo.

56

ANEXO F


drap - final

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