FUNDAÇÃO NOVO MILÊNIO
COORDENADORIA DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ALANDERSON AMORIM DALMASO
ANÁLISE DE DADOS DE VIDA EM
MOTORES DE TRAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA
DAS LOCOMOTIVAS NA EFVM
VILA VELHA – ES
2010
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Análise de vida em motores de tração de corrente contínua das locomotivas na EFVM, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
Aplicação dos conceitos de engenharia de confiabilidade em motor de tração de corrente contínua utilizados na EFVM Vale
Tipologia: Notas de estudo
2013
1 / 70
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FUNDAÇÃO NOVO MILÊNIO
COORDENADORIA DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ALANDERSON AMORIM DALMASO
ANÁLISE DE DADOS DE VIDA EM
MOTORES DE TRAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA
DAS LOCOMOTIVAS NA EFVM
VILA VELHA – ES
ALANDERSON AMORIM DALMASO
ANÁLISE DE DADOS DE VIDA EM
MOTORES DE TRAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA
DAS LOCOMOTIVAS NA EFVM
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado a Coordenadoria de Engenharia Elétrica da Faculdade Novo Milênio, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista. VILA VELHA – ES 2010
i
DEDICATÓRIA
Concluir esse curso só foi possível depois de conhecer aquela que onze meses depois se tornou minha esposa, por isso dedico esse trabalho a minha maravilhosa esposa Francini.
ii
AGRADECIMENTOS
Sou grato a Deus pelo sustento e pela vida, sou grato a minha esposa Francini por dividir comigo as aflições do dia-a-dia, e aos conselhos de minha mãe e do meu pai que foram fundamentais para minha formação. Agradeço a Faculdade Novo Milênio e a Vale pelo ambiente propício para o meu desenvolvimento pessoal e profissional, e aos grandes amigos que fiz durante essa jornada.
v
vii
- Figura 1 – Presença da Vale no mundo LISTA DE FIGURAS
- Figura 2 – Mapa e características da EFVM
- Figura 3 – Chuvas em Vitoria - ES no ano 2009.........................................................
- Figura 4 – Chuvas em Belo Horizonte - MG no ano
- Figura 5 – Precipitação observada em Vitória - ES.....................................................
- Figura 6 – Precipitação observada em Belo Horizonte - MG
- Figura 7 – Oficina de Locomotivas em Vitória – ES
- Figura 8 – Oficina de Desembargador Drumonnd – MG
- Figura 9 – Oficina de Componentes em Vitória-ES....................................................
- Figura 10 – Dados Completos e Suspensos
- Figura 11 – Gráfico de Pizza com Dados Completos e Suspensos
- Figura 12 – Ordenação Crescente no Tempo das Amostras
- Figura 13 – Histograma com os dados completos e suspensos..................................
- Figura 14 – Superfície da Função Verossimilhança..................................................
- Figura 15 – Curva de Contorno entre β e η com 90% de Confiança..........................
- Figura 16 – Função Densidade de Probabilidade de Weibull
- Figura 17 – Probabilidade de Falha
- Figura 18 – Localização da Moda na f(T).................................................................
- Figura 19 – Pareto com os Itens do MTCC que Falharam na Moda..........................
- Figura 20 – Taxa de Falha do MTCC
- Figura 21 – Pareto dos itens que mais falharam em 2007 no MTCC.........................
- Figura 22 – Redução da falha de pinhão...................................................................
- Figura 23 – Falha no Rolamento com Deslocamento da Tampa
- Figura 24 – Armaduras e Porta Escovas Expostas ao Tempo....................................
- Figura 25 – Representação em Corte........................................................................
- Figura 26 – Motor de Tração de Corrente Contínua (MTCC)...................................
- Figura 27 – Rotor.....................................................................................................
- Figura 28 – Carcaça
- Figura 29 – Pólo de Excitação..................................................................................
- Figura 30 – Pólo de Comutação iv
- Figura 31 – Porta-Escovas........................................................................................
- Figura 32 – Escova...................................................................................................
- Figura 33 – Fixação do Porta-escovas
- Figura 34 – Pinhão
- Figura 35 – Pinhão no MTCC
- Figura 36 – Pinhão e Engrenagem............................................................................
- Figura 37 – Rodeiro Completo
- Figura 38 – Esquema sistema: MTCC, Pinhão, Engrenagem e Rodas
- Figura 39 – Soprador do MTCC...............................................................................
- Tabela 1 – Relação EFVM e a Malha Ferroviária Brasileira....................................... LISTA DE TABELA
- Tabela 2 – Carga Transportada...................................................................................
- Tabela 3 – Raios e Velocidade por trechos.................................................................
- Tabela 4 – Quantidade de locomotivas por ferrovia....................................................
- Tabela 5 – Quantidade de locomotivas por Modelo....................................................
- Tabela 6 – Características do MTCC........................................................................
- Tabela 7 – Ranking das Distribuições de Probabilidade
- Tabela 8 – Limites dos Parâmetros de Weibull.........................................................
- Tabela 9 – Confiabilidade e Tempo..........................................................................
- Tabela 10 – Causas Apuradas em
- 4 SOBRE A WEIBULL 2P
- 4.1.1 A Distribuição De Weibull
- 4.2 Propriedades Estatísticas de Weibull
- 4.2.1 A Vida Média ou MTTF.......................................................................
- 4.2.2 A Mediana............................................................................................
- 4.2.3 A Moda
- 4.2.4 O Desvio Padrão
- 4.2.5 A Taxa de Falha
- 4.3 Conclusões
- 5 APLICANDO A ESTATÍSTICA NO MTCC............................................
- 5.1 Estimando os parâmetros do MTCC com MLE
- 5.2 A Função Densidade de Probabilidade de Falhas do MTCC
- 5.3 A Confiabilidade do MTCC...........................................................................
- 5.4 Cálculo da Vida Média do MTCC
- 5.5 Cálculo da Moda.
- 5.6 Cálculo da Mediana.
- 5.7 A Taxa de Falha
- 5.8 Conclusões
- 6 ANÁLISE OPERACIONAL
- 6.1 Introdução
- 6.2 A Confiabilidade do MTCC em
- 6.3 Novos Modos de Falhas e seus Impactos
- 6.4 Falhas no Processo de Manutenção................................................................
- 6.5 Conclusões
- 7 CONCLUSÕES...........................................................................................
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................
- APÊNDICE A.........................................................................................................
- APÊNDICE B.........................................................................................................
viii
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo, analisar o comportamento de vida dos motores de tração de corrente contínua (MTCC) das locomotivas na Estrada de Ferro de Vitória a Minas (EFVM) em 2009 , visando contribuir com a estratégia de manutenção deste componente. Serão utilizados conhecimentos de estatística, máquinas elétricas e da qualidade, bem como a análise do cenário e em que condições esses MTCC estão submetidos, como diferenças de projeto, tempo, utilização e manutenção.
1 CENÁRIOS
Este capítulo é destinado a avaliar a empresa, a ferrovia, a operação dos trens, a manutenção das locomotivas e do motor de tração, formando assim um registro completo das condições em que esses equipamentos estavam submetidos durante a execução deste trabalho. 1.1 A Vale A Vale é líder mundial na produção de minério de ferro e pelotas, e segunda maior produtora de níquel. Está presente na Colômbia, Chile, Argentina, Peru, Paraguai, Canadá, Estados Unidos, Barbados, França, Noruega, Suíça, Reino Unido, Angola, Zâmbia, Moçambique, Guiné, África do Sul, República Democrática do Congo, Gabão, Índia, China, Mongólia, Omã, Cazaquistão, Japão, Coréia do Sul, Taiwan, Filipinas, Tailândia, Cingapura, Indonésia, Malásia, Austrália, Nova Caledônia, além do Brasil. Figura 1 – Presença da Vale no mundo A Vale S.A. é hoje uma empresa privada, de capital aberto, com sede no Rio de Janeiro. Foi criada no governo de Getúlio Vargas como empresa de economia mista sendo denominada Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) e privatizada em 1997 no governo de Fernando Henrique Cardoso. Segundo a Bovespa, o valor de mercado registrado pela Vale foi de R$ 254,9 bilhões, e seu quadro de empregados é de 60589.
1.2 A Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM) A EFVM foi criada em 1904, ligando os estados de Minas Gerais e Espírito Santo pelo modal logístico ferroviário, sendo incorporada à Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) na década de 40, empresa esta que depois da privatização de 1997 se tornou VALE SA. A EFVM está entre as principais ferrovias do mundo, e é considerada uma das mais modernas e produtivas ferrovias brasileiras. Com 905 km de linhas férreas (3,1% da malha ferroviária do Brasil), transportou 32,37% de toda a carga ferroviária nacional nos últimos sete anos, como mostram as tabelas 1 e 2. São em média 126 milhões de toneladas de carga transportada por ano, sendo 80% formado por minério de ferro e os outros 20% por mais de 60 diferentes tipos de produtos, como aço, carvão, calcário, granito, contêineres, ferro-gusa, produtos agrícolas, madeira, celulose, entre outros. Tabela 1 – Relação EFVM e a Malha Ferroviária Brasileira Fonte: ANTT (2010) Tabela 2 – Carga Transportada Fonte: ANTT (2010)
Minas Gerais e o Espírito Santo apresentam clima tropical de altitude, com temperaturas oscilando entre 15 º e 30ºC, e com média de 22ºC. As ocorrências de chuvas nesses dois estados em 2009 são mostradas nas figuras 3 e 4. Figura 3 – Chuvas em Vitoria - ES no ano 2009 Figura 4 – Chuvas em Belo Horizonte - MG no ano 2009
Em Vitória há oscilações e em Belo Horizonte há sazonalidade de ocorrência de chuva. Esse comportamento também foi observado em 2010. As precipitações de chuva nesses dois estados seguem as densidades de probabilidade nas figuras 5 e 6. Figura 5 – Precipitação observada em Vitória - ES Figura 6 – Precipitação observada em Belo Horizonte - MG Observe que a precipitação em Vitoria tem menor estabilidade e desvio padrão maior em relação a Belo Horizonte, que tem uma mediana maior.
A oficina de componentes tem a função de recuperar os componentes das locomotivas e de manter os equipamentos industriais da oficina de locomotivas e componentes. O motor de tração chega na oficina de componentes para recuperação muito sujo e, basicamente, segue os seguintes passos: Lavagem externa do motor Desmontagem Lavagem separada das peças Qualificação e diagnóstico Recuperação (Na oficina ou externamente) Montagem Testes finais Figura 9 – Oficina de Componentes em Vitória-ES
1.5 Frotas de Locomotivas e seus Motores de Tração Acompanhando o número de locomotivas na tabela 4, verificasse o notável crescimento desde 2003 no Brasil e na EFVM. Tabela 4 – Quantidade de locomotivas por ferrovia Fonte: ANTT (2010) Em agosto de 2010, as frotas de locomotivas que operam na EFVM estavam distribuídas da seguinte forma: Tabela 5 – Quantidade de locomotivas por Modelo Fonte: VALE, Acervo Técnico (2010) Nota: Dados Adaptados pelo Autor