Mecanização do processo de limpeza de vagões na EFVM

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1 Mecanização do processo de limpeza de vagões na EFVM Brás Senra de Oliveira ¹ ¹ Vale SA, Engenharia Ferroviária, Av. Dante Michelini 5500, , Vitória, Espírito Santo Resumo: Devido à umidade e compactação do minério de ferro é comum que após os vagões passarem pelo virador (dumper) algum residual de minério de ferro ainda fique retido no fundo, ou, nas laterais dos vagões. Estes resíduos eram removidos de forma manual, onde profissionais entravam nos vagões e removiam este material utilizando pás e picaretas. Uma operação lenta, insalubre e de custo elevado, haja vista, que era executada por empresa terceirizada. Objetivando reduzir custos, eliminar tarefa manual e melhorar as condições de trabalho foi desenvolvido um equipamento para executar a limpeza mecanizada dos vagões. Em um projeto pioneiro, Vale e o fornecedor do equipamento desenvolveram um equipamento inédito, no mundo, para executar este tipo de atividade. O projeto iniciou-se em 2011 e foram necessários dois anos de engenharia para fazer as adaptações necessárias no equipamento. O mesmo foi construído em 2013 e iniciou suas atividades em meados de Um ano após a implementação do equipamento a atividade manual foi eliminada, a produção do equipamento atende (e até supera) a necessidade, todo material (minério de ferro) que é retirado dos vagões é reaproveitado e as condições de trabalho e saúde foram melhoradas. Palavras-Chaves: Operação; Mecanização; Vagões; Processo de Limpeza. 1. INTRODUÇÃO A Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM) transporta, principalmente, minério de ferro das jazidas de Minas Gerais até a cidade de Vitória (ES), onde está localizado o principal porto de exportação da malha sudeste (Porto de Tubarão). Este projeto inicia-se em 2011, nesta época eram formadas 25 composições ferroviárias por dia dedicadas ao transporte de minério de ferro. Destas composições 8 eram destinadas a transporte de carvão mineral do porto até as siderúrgicas de Minas Gerias. Como os vagões levavam minério para o porto e deveriam retornar transportando carvão mineral era necessária a limpeza dos vagões de forma que um produto não contaminasse o outro. A partir daí surgiu a necessidade de um processo para a limpeza destes vagões. 2. PROCESSO DE LIMPEZA DE VAGÕES Na época da implantação do projeto (2011/2012) a limpeza de vagões era feita de forma manual: uma atividade degradante e insalubre. Percebeu-se então a possibilidade de implantar um processo de mecanização, visando aumentar a produtividade da atividade, assim como, as condições de trabalho. 2.1 Limpeza manual de vagões Antes da mecanização do processo a limpeza de vagões consistia uma atividade realizada de forma manual. A tarefa era executada por empresa terceirizada, em local inapropriado (tarefa a céu-aberto), com condições ergonômicas insatisfatórias e alta geração de poeira de minério de ferro. Esta atividade era executada no Porto de Tubarão, em Vitória (ES). De forma resumida, cabia ao funcionário da empresa terceirizada escalar o vagão e executar a limpeza do mesmo utilizando-se de pás, enxadas e picaretas. As fotos a seguir nos auxiliam a entender o processo.

2 carvão, onde seriam mecanicamente limpos e logo após já seriam carregados. Após a maturação do processo, com o domínio da tecnologia por parte da Vale e também com a garantia da confiabilidade dos equipamentos os mesmos poderiam ser alocados na saída dos viradores de vagão. Este reposicionamento poderia reaproveitar 100% do minério de ferro transportado por toda a EFVM. 2.3 Conceituação do projeto Fig. 1 Processo de limpeza manual de vagões As figuras acima nos ajudam a visualizar o processo de limpeza manual de vagões. A primeira foto (superior a esquerda) mostra o vagão GDE, o acesso ao interior do mesmo era executado através da escada lateral nas extremidades dos vagões. A segunda foto (superior a direita) mostra o interior de um vagão em temporadas de chuva, onde o volume de remoção de materiais era alto e a tarefa era penosa e lenta. A terceira foto (inferior a esquerda) apresenta o funcionário executando a limpeza dos vagões utilizando-se de pás, esta imagem nos dá uma noção de quão lenta era a tarefa. A última foto (inferior a direita) nos mostra o local de trabalho após o termino da limpeza de vagões, onde havia alta contaminação do lastro e também rejeitos de minérios espalhados por um longo trecho do pátio de limpeza. 2.2 Motivações da mecanização Conforme vimos na figura 1, a atividade era executada de forma lenta, a céu-aberto, em condições ergonômicas insatisfatórias. No intuito de aumentar a produtividade do processo, melhorar as condições de trabalho das equipes e também reduzir custos com contratos de terceiros surgiu a necessidade da mecanização do processo. Outra frente que poderia ser atendida com a mecanização do processo seria a sincronização do processo de limpeza de vagões com a tarefa de carregamento de carvão, nas linhas dos silos. Isto seria possível pois o equipamento deveria ter uma produção que fosse mais ágil que a tarefa de carregamento dos silos, desta forma os vagões poderiam sair dos viradores e ir diretamente para alinha de carregamento de Em 2010 a Vale havia adquirido um equipamento denominado desguarnecedora a vácuo, este equipamento consiste de dois motores diesel, onde, em cada motor é conectada uma bomba de vácuo. Esta bomba gera um fluxo de ar negativo (vácuo), e então suga o lastro ferroviário. A imagem abaixo nos mostra o equipamento. Fig. 2 Desguarnecedora a vácuo Vale Percebeu-se que o principio de funcionamento do equipamento poderia ser replicado na limpeza de vagões. Foi planejado um teste onde a desguarnecedora a vácuo fora posicionada em uma linha ao lado da de um vagão GDE e tentou-se fazer a limpeza deste vagão. Viu-se que o equipamento possuía limitações de limpeza isto devido ao fato de não ter sido projetado para aquela tarefa, porém, nos pontos onde o equipamento consegui atingir o fundos dos vagões conseguia-se executar a limpeza de forma satisfatória. 3. DESENVOLVIMENTO DO EQUIPAMENTO Depois de realizados os testes através da desguarnedora a vácuo percebeu-se que havia a possibilidade de adaptação do mesmo para a tarefa de limpeza de vagões. A Vale chamou fornecedores para um fórum sobre o tema e apresentou a necessidade do

3 projeto, os desafios e também os resultados dos testes realizados. Percebeu-se que apesar da tecnologia ser utilizada em ferrovias ainda não havia nenhum fornecedor que fabricava equipamento específico para a limpeza de vagões, surgiu então o maior desafio do projeto, pois se deveria desenvolver ao mesmo tempo o equipamento e também a tecnologia do fornecedor. este material e destiná-lo aos viradores de vagão, assim seria aproveitado 100% do material. A figura abaixo mostra a concepção do descarregamento da máquina. 3.1 Conceitos de engenharia da máquina Ao depararmos com o desafio de não haver equipamento similar no mercado, nem mesmo fornecedor preparado para a fabricação da máquina houve a necessidade de se criar um contrato de parceria, onde a responsabilidade de engenharia seria compartilhada. Isto significa que o projeto de concepção do equipamento seria compartilhado entre a Vale e o fornecedor. A figura abaixo nos mostra a primeira ideia de máquina concebida para o projeto. Fig. 3 Conceito inicial da máquina O equipamento consistia de uma cabine suspensa, através dela o operador visualizaria todo o interior do vagão. A máquina seria fabricada sobre esteiras de forma que possibilitaria maior mobilidade ao equipamento. Seriam fabricados bocais de sucção específicos para a tarefa que a máquina desempenharia. Nestes bocais seriam instaladas câmeras, em prol de proporcionar maior visibilidade de detalhes ao operador, pois o mesmo visualizaria, em tempo real, a superfície do vagão em limpeza. Iluminação específica também seria disponibilizada no equipamento, haja visto que o equipamento fora projetado para trabalhar 24 horas por dia, logo a iluminação deve prover segurança e produtividade também para tarefas noturnas. O acesso à cabine dá-se através de escadas marinheiro instaladas no lado oposto ao da ferrovia. Foi imaginado também que o material removido dos vagões deveria ser descarregado ao lado do equipamento, então poder-se-ia utilizar escavadeiras para remover Fig. 4 Conceito para descarga da máquina 3.2 Premissas operacionais Para a concepção do projeto foram apresentadas as premissas operacionais, entre as principais, podemos destacar: Fabricação de dois equipamentos: imaginando que seria um equipamento inédito deveriam mitigar os riscos de falhas prematuras ( curva da banheira ). Desta forma, caso um equipamento falhasse, haveria outro para suprir a demanda; O tempo destinado para limpar cada vagão deveria ser de no máximo 1 minuto; O curso de deslocamento da cabine da máquina deveria ser de 1 metro maior que o comprimento do vagão, desta forma, haveria esta folga para posicionamento dos vagões; A limpeza seria realizada simultaneamente ao carregamento de carvão, na linha dos silos; A máquina deveria ter autonomia de 720 horas de trabalho sem a necessidade de grandes paradas de manutenção. A mesma seria submetida a manutenções preventivas em paralelo a manutenção dos silos, ou seja, uma vez a cada 30 dias; A máquina deveria ter autonomia de combustível de pelo menos 24 horas operacionais ininterruptas. 3.3 Benefício ex-tarifário O Ministério de Desenvolvimento Indústria e Comércio (MDIC), através da Câmara de Comércio Exterior (Camex) concede regime tributário diferenciado para bens de capital,

4 informática ou telecomunicações caso os mesmos não sejam fabricados no Brasil ou então não possuam similar de fabricação nacional. Desta forma concede ao importador uma dedução significativa dos impostos de importação. Como vários dos outros impostos são cascateados (incidência de imposto sobre imposto), a redução dos impostos de importação gera redução também nos demais impostos de aquisição (PIS, COFINS, IPI e ICMS). Segundo BERENHOLC e REGO FILHO, a medida de deduções fiscais tem por objetivo estimular importações destinadas a ampliar a capacidade produtiva do país gerando deduções médias de 25% nos impostos quando se compara a equipamentos sem este benefício fiscal, esta medida visa alcançar investimentos globais que giram em torno de USD 17 bilhões. EX 694. Máquinas par limpeza de vagões ferroviários, autopropulsada sobre esteiras, equipada com motor diesel de 470KW (630HP), destinadas para limpeza a vácuo de minério de ferro que fica retido no fundo e nas laterais de vagões transportadores de minério, após o descarregamento dos mesmos. grande porte, onde a máquina deveria ser remanejada para oficinas. Pensando nisto o equipamento foi fabricado sobre esteiras, possibilitando esta mobilidade de projeto. Fig. 5 Esteiras de deslocamento da máquina Fora dedicada, também, atenção para a cabine de operação. Esta cabine está localizada no topo da máquina e o piso deveria ser em vidro para que o operador pudesse enxergar os vagões enquanto os mesmos fossem limpos. Para que o operador trabalhasse em posição mais confortável e não ficasse todo o tempo olhando para baixo forma instaladas câmeras nos bicos de sucção e um monitor na cabine, de forma que em tempo real, o operador consiga visualizar a atividade que está sendo executada. Fonte: Resolução CAMEX nº 61/13, doc nº 6, ex-tarifário nº Fabricação Em novembro de 2012, fora assinado o contrato de compra das máquinas que contemplava seis meses de engenharia, e logo após, o início da fabricação dos equipamentos. A fabricação foi acompanhada através de reuniões mensais entre a Vale e o fornecedor além de visitas técnicas à sede do fabricante (Estados Unidos) para que fosse feito o acompanhamento físico da fabricação do equipamento. Além das premissas de projeto, já apresentadas no item 3.2, também foi dada atenção específica a pontos críticos da maquina. Havia a necessidade de mobilidade do equipamento pois o mesmo poderia trabalhar nas linhas dos silos de carvão, mas também poderia ser realocado nos viradores de vagão. Havia também a necessidade de deslocamento em caso de manutenções de Fig. 6 Croqui da cabine de operação Foi avaliado o sistema de sucção de minério (sistema de vácuo), pois o mesmo deveria ser confiável e tarefas simples, como troca de filtros, deveriam poder ser executadas sem que houvesse necessidade de interrupção das tarefas. Seria necessário também que houvesse monitoramento em tempo real na cabine, em prol do operador visualizar as principais pressões do sistema e identificar necessidades de intervenções mecânicas. Havia certa preocupação quanto as mangueiras de sucção, pois as mesmas eram pesadas e de grandes comprimentos. Haviam também vários pontos de acumulo de tensão e nestes pontos deveriam haver reforços

5 estruturais para que a vida útil das mangueiras fossem estendidas. A cabine de operação do equipamento possui várias partes móveis, assim como também nos bocais de sucção. A máquina fora concebida para trabalhar durante 24 horas por dia, desta forma houve a necessidade de se adequar um sistema de lubrificação automática para as partes móveis, desta forma, não haveria a necessidade de parar a atividade da máquina para executar a lubrificação. A fabricação do equipamento foi finalizada em março de 2014 e foi e tão iniciada a fase de testes, ainda na sede do fabricante. 3.5 Testes de validação Por se tratar de um projeto inédito, fora colocado em contrato que os testes de validação do projeto ocorreriam ainda na sede do fabricante. O objetivo destes testes era de avaliar a performance da máquina e caso fosse identificada alguma anomalia o reparo seria imediato. Estes testes foram realizados em março de 2014, na cidade de Hamel (USA). Fig. 7 Esquemático da lubrificação automática Mais um ponto de atenção durante a fabricação forma os bocais de sucção de minério. O design dos mesmos deveriam atender quanto a produtividade, confiabilidade e agilidade de substituição. A produtividade não poderia ser pior que a premissa de projeto onde se determinava um tempo máximo de 1 minuto para limpeza de cada vagão. A confiabilidade do bico está relacionada a perdas/ganhos operacionais, pois quanto mais confiável maior será a durabilidade dos bocais. Outro fator preponderante seria a agilidade de troca, uma vez que haja a necessidade de trocas destes bocais esta tarefa deveria ser executada de forma rápida e segura, foi então projetado um sistema de conexão rápida através de cilindros pneumáticos, onde o tempo de substituição dos bocais foi conseguido dentro dos padrões desejados. Fig. 8: Conceituais para fabricação dos bocais Fig. 9 Testes de validação do equipamento 3.6 Implantação Findados com sucesso os testes de validação, fora então liberado o embarque dos equipamentos, com os mesmos chegando a Vitória (ES) em junho de Foi obtido junto à Receita Federal a carta de não pátio, este benefício consiste em descarregamento do equipamento e, no mesmo dia, deslocamento do mesmo para as dependências da Vale. Este benefício permite ao importador uma economia nos custos de estocagem do equipamento dentro dos pátios da Receita Federal. Vale ressaltar que a carta de não pátio não se refere ao desembaraço fiscal da carga, o equipamento foi removido para as áreas da Vale porém só pode ser liberado para uso após a visita do fiscal da Receita e liberação final da carga. Após a liberação alfandegária do equipamento foi iniciada a remontagem da máquina, atividade executada pela fabricante e com acompanhamento da equipe Vale. A remontagem fora necessária devido o equipamento possuir grandes dimensões e

6 para transporte marítimo a desmontagem seria viável Start up (comissionamento) O Start up do equipamento consistia da etapa de testes operacionais em campo, onde seria avaliada a performance do equipamento durante a execução das tarefas para as quais as máquinas foram projetadas. Durante esta etapa foram possíveis identificar pontos frágeis dos equipamentos, que ficaram evidentes com a utilização dos mesmos em linha de produção, esses pontos foram levantados e tratados pela Vale e pelo fabricante do equipamento. Algumas melhorias identificadas e que necessitariam de reengenharia da máquina foram tratadas de forma a proporcionar confiabilidade ao equipamento e listadas como pontos de melhorias futuras aonde, caso uma nova máquina venha a ser necessária, estes pontos seriam incluídos na nova especificação técnica Operação assistida Findados os testes e validações da fase de comissionamento o equipamento entrou em ritmo de operação a plena capacidade, onde as máquinas passaram a ser operadas e mantenidas exclusivamente por equipes de profissionais Vale. Os testes foram acompanhados pelo fabricante do equipamento, onde a responsabilidade do mesmo seria intervir apenas em situações onde a equipe Vale (devido ao amadurecimento do conhecimento) ainda tinha dificuldades de intervenção, ou então em falha operacionais provenientes a falhas de projeto da máquina. 4. RESULTADOS Em dezembro de 2014 foi considerada concluída a etapa de implantação da tecnologia e o equipamento foi transferido para gerenciamento de rotina, sob responsabilidade das áreas operacionais. A implantação da tecnologia se mostrou eficiente e atendeu às premissas de projeto. Como era esperado, por ser um equipamento inédito, pontos de melhorias foram identificados e documentados para que sirvam como histórico caso necessário a aquisição de novos equipamentos. O equipamento se mostrou confiável e a produção conseguiu suprir a necessidade da linha do silo de carvão da EFVM. A atividade insalubre, onde era necessário a limpeza manual dos vagões, fora eliminada e o objetivo principal de mecanização da atividade foi obtido com êxito. 5. AGRADECIMENTOS Este projeto foi bem sucedido graças a dedicação e competência dos envolvidos, entre eles gostaria de agradecer de forma especial à: Diretoria de Operações da Estrada de Ferro Vitória a Minas, Diretoria de Engenharia e Desenvolvimento Logístico, Gerência de Manutenção de Máquinas de Via; Gerência de Manutenção de Vagões; Gerência de Manutenção Industrial; Gerência de Engenharia e Melhoria Operacional da EFVM, Fernanda Deltrégia, Aline Bastos, Gilberto Cremasco, Dhieisson Cevolani e também ao fabricante do equipamento Loram Maintenance of Way Inc. 7. REFERÊNCIAS [1] G. CREMASCO, F. DELTREGIA, B. OLIVEIRA, Máquina de Limpeza automatica de Vagões GDE, Encontro de Especialistas Exploração, Mineração e Logística. Novembro, [2] M. BERENHOLC, J. M. REGO FILHO, Os benefícios do EX-TARIFÁRIO e as recetes reduces do Imposto de Importação feitas pelo Governo Federal. Biblioteca informa, anexo Abril de Fig. 10 Equipamento em operação assistida

7 [3] LORAM MOW INC. Wagon Vac Project Yearly report Acervo Vale SA. Dezembro de [4] LORAM MOW INC. Wagon Vac Project Yearly report Acervo Vale SA. Dezembro de [5] MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO INDÚSTRIA E COMERCIO. Resolução CAMEX 61-13, doc nº 6, Ex-tarifário 694. Diário Oficial da União, Abril de [6] A. BASTOS, G. BASTOS, Limpadora de vagões EFVM: business case. Acervo Vale SA. Abril de 2012.