Apresentação. 1. Introdução. 2. Situação Problema

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1 EASY GLASS

2 Easy Glass Resumo O Easy Glass é um projeto desenvolvido para implantar a manutenção dos pára-brisas dos veículos ferroviários, cujo objetivo consiste na implantação de um guindaste de coluna giratório e uma talha com dispositivo de ventosas, para a substituição dos pára-brisas avariados. Devido a algumas eventualidades, dentre elas o ato de vandalismo, os pára-brisas dos veículos ferroviários são trincados ou danificados, havendo a necessidade de substituição. Neste trabalho, encontramos a situação atual da manutenção dos pára-brisas dos trens, apresentando a dificuldade de substituição dos mesmos, já que seu peso, dimensões e, em alguns casos, a angulação, não permitem a troca manual. Por decorrência disto, os pára-brisas trincados não podem ser substituídos, trazendo prejuízos estéticos para o trem e diminuindo a segurança do maquinista. O dispositivo proposto nesse projeto, por constituição, visa cessar os problemas citados acima, e, com a utilização do projeto proposto, será possível evitar a quebra e desperdício de pára-brisas durante a troca, e substituir os pára-brisas de forma segura e ergonomicamente correta. Palavras-chave: Pára-brisas, veículos ferroviários, ventosas. 3

3 Apresentação 1. Introdução O projeto Easy Glass foi criado a partir da constatação da ausência de equipamento para substituição dos pára-brisas dos veículos ferroviários. Os exemplos, dados e estatísticas são com referência ao trem novo fornecido em São Paulo, da série 7000, por ser atualmente o caso mais crítico. Porém, é importante ressaltar que o equipamento se adapta à quaisquer pára-brisas utilizados em veículos ferroviários, com o intuito de implantar ou otimizar a manutenção dos mesmos nas empresas do ramo. Os pára-brisas dos veículos ferroviários são um dos componentes mais atingidos por vandalismo, que é danificado por pedras e/ou outros objetos lançados em sua direção; ou até mesmo por ação do tempo (granizo, picos de temperatura). Em média, em empresas do ramo de manutenção ferroviária, são trocados 3 vidros por mês. A troca é feita conforme disponibilidade de vidros e mão-de-obra. Porém, é trocado com 70% de prioridade quando a trinca está do lado do maquinista. A troca do pára-brisa é importante, não apenas por questões estéticas, mas também pela segurança do maquinista, e boa prestação de serviços aos usuários; visto que, a má visibilidade desse pára-brisa prejudicará a circulação. Além disso, as trincas do pára-brisa mesmo que inicialmente pequenas, tendem a se expandir, devido à vibração que a composição sofre ao estar em contato com a via permanente. 2. Situação Problema Atualmente a troca de pára-brisas é feita manualmente, onde, dependendo do trem, no mínimo 4 funcionários são encarregados de realizar essa tarefa. Todo esse processo dispensa muito tempo, além de prejudicar ergonomicamente os funcionários. Por conta disso, ocorre frequentemente a quebra do pára-brisa no momento da troca, devido ao mau manuseio e difícil posicionamento do mesmo. A cada vidro substituído, aproximadamente dois são quebrados durante a troca, dependendo da série. Algumas empresas utilizam ventosas de sucção para tal troca, mas ainda assim o processo é todo manual. Porém, vemos que o problema mais crítico é com relação aos trens da série 7000, pois é o maior pára-brisa utilizado até o momento em veículos ferroviários. Este possui as seguintes dimensões: Altura: 1490mm Comprimento: 2225mm Curvatura: 220,5mm (do centro para baixo) Inclinação: 54 Peso: 151Kg Espessura:18mm 4

4 igura 1 Vistas frontal e lateral do pára-brisa do trem da série onte: Manual Técnico Vemos que as dimensões são de grandes proporções e ainda há o fato da sua inclinação e curvatura, sendo que a troca manual deste pára-brisa é considerada quase impossível. O preço de um pára-brisa deste porte é muito oneroso para a empresa, não sendo economicamente viável o descarte de um devido à quebra no momento de troca, como ocorre com outros pára-brisas. 3. Descrição do projeto Após observarmos a situação problema, estudamos um método viável que viesse a corrigi-la. A partir disto desenvolvemos o Easy Glass, que é um projeto adaptável a quaisquer oficinas de manutenção ferroviárias. O Easy Glass consiste na fixação de um guindaste de coluna giratório, que terá por função erguer um dispositivo de ventosas de sucção, para a troca do pára-brisa. O dispositivo é uma armação metálica, onde em cada uma das suas extremidades é fixada uma ventosa de sucção de 220mm de diâmetro que tem a capacidade de suportar um peso de 2362N cada, lembrando que o peso do pára-brisa é de 151Kg. Essa armação metálica possuirá movimento de um plano horizontal para um plano vertical, obtendo assim a posição em ângulo correta para colocação do pára-brisa. A talha exponencial fixada no guindaste terá a função de erguer esse dispositivo que estará fixando o pára-brisa em sua estrutura, minimizando assim o esforço que o funcionário dispende ao realizar essa atividade, bem como o tempo necessário para concluí-la. 5

5 igura 2 Desenho demonstrativo do projeto. onte: Arquivo Pessoal Dessa forma, vemos que o equipamento é extremamente adaptável, por suportar um peso oneroso, além de possuir movimentação angular para atender qualquer necessidade. O guindaste de coluna giratório pode ser encomendado na altura necessária, dependendo do local a ser implantado uncionamento da talha exponencial A talha exponencial é utilizada no projeto para que se possa erguer o pára-brisa sem grandes esforços. Uma talha exponencial consiste em uma associação de polias móveis com uma só polia fixa. igura 3 uncionamento de uma talha exponencial Na figura acima, onde temos 3 polias móveis e uma fixa, o bloco de peso P é mantido em equilíbrio pela pessoa. Observe que a força que a pessoas aplica tem intensidade 8 vezes menor que o peso do bloco e que cada polia móvel reduz pela metade a força aplicada nela. A força exercida pela pessoa, se tiver n polias móveis, corresponde a 2n do peso do bloco com n=1,2,3..., conforme a fórmula abaixo: 6

6 Assim, se o bloco da figura acima tiver peso de 80N, a pessoa deve fazer uma força de apenas 10N para mantê-lo em equilíbrio. Para a aplicação desses cálculos no projeto tivemos que levar em consideração não apenas o peso do pára-brisa, mas também da estrutura usada para a sucção do mesmo. Consideramos que, ao total, este peso não ultrapasse 3000N (aproximadamente 300Kg). Neste caso, serão utilizados 5 polias móveis, e o operador exercerá um esforço de 93,75N (aproximadamente 9,37kg), ou seja, a força necessária para que se possa erguer o pára-brisa, bem como a estrutura de sucção. Este processo reduz em aproximadamente 32 vezes a força necessária para erguer o pára-brisa sem a talha. Cálculo: P n N , 75N Para aplicação do projeto poderia ser adquirido um guindaste giratório de coluna convencional e uma talha elétrica pela empresa, porém a amortização seria mais demorada que a talha exponencial que projetamos. Pois a maior parte dos materiais necessários para a sua construção se encontra disponível dentro das instalações da empresa uncionamento do dispositivo com ventosas de sucção Como já citado anteriormente, o dispositivo possuirá movimentação de 0 à 90, e esse movimento se dará a partir do acionamento de um atuador servo-pneumático. Esse atuador é acionado por um motor trifásico. Uma válvula geradora de vácuo faz com que as ventosas de silicone succionem o párabrisa. Essas ventosas possuem suspensão e isso lhe confere um duplo manejo acompanhando a curvatura do pára-brisa. A escolha deste tipo de ventosa nos possibilita a utilização deste dispositivo na troca de pára-brisas de outras séries. Para definir o diâmetro da ventosa usa-se o cálculo descrito abaixo: Cálculo da força que a ventosa exerce: m( g a). SV 200 (9, N 9448 / 4 2) N (por ventosa) Legenda: = orça exercida pela ventosa 7

7 M = massa do objeto a ser succionado G = gravidade A = aceleração SV = Segurança por levantamento vertical (constante) Por consequência dos cálculos, analisando a tabela abaixo, vimos que o diâmetro ideal da ventosa é ø220mm. Tabela 1-Tabela de cálculo de ventosas. onte: PARKER 4. Amortização Apresentamos agora a vantagem do projeto financeiramente. 4.1 Gastos com a implantação do Easy Glass oram contatadas diversas empresas fornecedoras, e utilizados somente as ofertas mais baixas. Segue abaixo um cálculo do valor estipulado do dispositivo: 8

8 Componente Custo em R$ Unidades Preço Total Estrutura metálica 140, ,00 Guindaste de coluna 1.250, ,00 Talha exponencial 365, ,00 Suspensão das ventosas 12, ,00 Válvula Geradora de Vácuo 213, ,60 iltro de vácuo 44, ,74 Atuador Servo-pneumático 2.600, ,00 Ventosa de Silicone Ø220mm 142, ,20 Motor Trifásico 440V 623, ,00 Horas / Mecânico de Manutenção 9,25 3 pessoas / 4.440,00 160h cada Total ,54 Tabela 2 Tabela de custos do dispositivo levando em consideração o valor médio no mercado. 4.2 Gastos com uma troca de pára-brisa As médias de tempo gasto para troca e número de pára-brisas trocados mensalmente são apenas uma média geral das empresas, usado como referência. O valor da hora de trabalho de um mecânico da manutenção é de aproximadamente R$9,25. O tempo aproximado gasto para substituição manual de um pára-brisa é de três horas com 4 mecânicos de manutenção. Portanto: R$9,25 a hora x 3 horas x 4 mecânicos = R$111,00. O valor de um pára-brisa da série 7000 (apenas referência, pode-se calcular com outro pára-brisa) é de aproximadamente R$14.000,00. Se durante a substituição for quebrado apenas um vidro, tem-se a perda de R$14.000,00. Ou seja, o gasto total é de aproximadamente R$14.111, Amortização Com a utilização do nosso dispositivo, o tempo de troca cai mais de 70% e há a necessidade de apenas duas pessoas para o manuseio do mesmo. R$9,25 a hora x 1 hora x 2 mecânicos = R$18,50 por troca. Ou seja, a CPTM gasta R$12.178,54 para a implantação do Easy Glass no Abrigo. A cada troca, gasta R$18,50. O gasto anterior, sem o uso do Easy Glass, é de R$14.111,00 por troca, aproximadamente. Portanto: (R$12.178,54 + R$18,50) R$14.111,00 = R$-1.913,96. Na primeira troca de um pára-brisa da série 7000 com a utilização do Easy Glass, o projeto é amortizado, ainda com vantagem de quase R$2.000,00. 9

9 CONCLUSÃO Concluímos que o projeto Easy Glass traz inúmeros benefícios às empresas de manutenção ferroviária, visto que não há nenhum equipamento adequado no mercado brasileiro que permite a troca dos pára-brisas de veículos ferroviários. Este também traz amortização muito ágil, pois, com a implantação deste projeto, o número de vidros quebrados e desperdiçados por um mau transporte ou substituição cairá em grande escala. Notamos que manter um pára-brisa quebrado traz problemas, como atrapalhar a visão do maquinista, bem como sua segurança, e má visibilidade dos trens frente aos usuários; e ainda que a tentativa de troca manual traz riscos à segurança dos funcionários. Desta forma, o projeto não é amortizado somente por valores econômicos, mas também por garantir segurança aos seus funcionários e confiabilidade dos serviços prestados pela empresa aos seus usuários. 10