CONNEXU - Resumo
Em visitas técnicas realizadas em todos os abrigos de manutenção da empresa XXX, foi constatado que, em todas as séries de trens, ocorrem inúmeras falhas por erros de ligação de antenas e tacômetros. Atualmente, essas ligações são feitas por meio de terminais, bornes de ligação e parafusos.
Constatou-se também que a complexidade desse sistema de ligação de antenas e tacômetros acarreta manutenção demorada, além de eventuais erros. Além disso, embora esse sistema seja comum a todas as séries de trens, não existe uma padronização de ligação, ou seja, cada abrigo monta o arranjo de antenas e tacômetros de acordo com a experiência e conhecimento de seus empregados, o que não é viável e acaba dificultando a manutenção.
O sistema proposto é mais simples e eficaz: utilizará tomadas e conectores, instalados no mesmo local do sistema atual. O projeto não altera a estrutura física do sistema existente: a diferença é o acréscimo das tomadas e conectores. O projeto proposto consiste em substituir o atual sistema de ligação das antenas de sinal de via e tacômetros por um sistema que utilize conectores e uma tomada, reduzindo quase totalmente a ocorrência de erros.
Para construir um protótipo seria necessário o seguinte material: conector resistente e compatível com os seis fios de cada antena, conector compatível com os oito fios do tacômetro e ainda outro conector que fizesse a ligação da caixa de ligação com o módulo de controle do trem. O conector adequado, já utilizado em situação experimental, foi um conector de alumínio, com trava de rosca e uma tomada multipolar blindada de 6 pinos resistentes às condições normais de operação de um trem (alta vibração, intempéries, óleo e graxa).
Com a autorização de um supervisor de manutenção, o protótipo foi instalado em um trem da série 1100 da empresa XXX, por duas semanas. Durante este período, o trem entrou em operação normalmente, sujeito, portanto, a variações do clima, à trepidação e não apresentou falhas no novo sistema de ligação com conectores. Nenhum tipo de avaria aconteceu ao protótipo. As expectativas foram atendidas e o sistema de ligação proposto funcionou perfeitamente.
A padronização de um sistema de ligação com a utilização de conectores evita que a ligação seja alterada a não ser no momento de instalação dos equipamentos, facilitando as intervenções corretivas e preventivas. Assim, deixaria de haver paradas dos trens relacionadas a erros na ligação das antenas e dos tacômetros e diminuiriam os transtornos para os usuários.
A instalação do protótipo proposto significaria redução nos gastos relacionados à manutenção de antenas e tacômetros, pois o tempo que é empregado, atualmente, nessa manutenção, é excessivo e ainda existe grande possibilidade de ocorrência de erros. Um trem em manutenção, um empregado deslocado para esse trabalho significam custos.
São, portanto, sociais e econômicos os impactos que a instalação desses recursos traria.
Apresentação
Introdução
O projeto Connexu é um sistema seguro de conexão de antenas e tacômetros aplicável a trens. Ele visa à substituição do sistema ainda em vigor, que utiliza parafusos, bornes de ligação e terminais elétricos, por um sistema mais simples e eficaz que utiliza tomada e conectores. O atual sistema é propício a erros de ligação que acarretam a retirada de um trem da operação, gerando transtornos para os usuários e grandes custos para a empresa.
O desenvolvimento desta solução foi motivado pela necessidade de evitar paradas desnecessárias relacionadas a erros de ligação das antenas e tacômetros dos trens. Esses erros implicam falha na captação do sinal de via e detecção da velocidade do trem que são pré-requisitos para que o trem entre em circulação. Em todas as séries de trens existem inúmeras ocorrências de falhas devidas a erros de ligação de antenas e tacômetros. Em todos os casos, o sistema utilizado é o mesmo: a ligação é feita por meio de terminais, bornes de ligação e parafusos.
O projeto almeja facilitar e agilizar a manutenção, reduzindo os prejuízos para uma empresa que opera com trens e evitando desconforto para o usuário.
Descrição
Antena
A antena é um equipamento constituído por uma bobina, com núcleo de lâminas de ferro silício de alta permeabilidade magnética e baixas perdas (figura 1). Esse conjunto é dimensionado para suportar as solicitações mecânicas normais à sua aplicação. A bobina é encapsulada em material flexível de forma a absorver as vibrações externas para evitar o rompimento de seus fios. Seus elementos de sustentação são construídos em aço carbono.
Figura 1 – Antena de sinal de via instalada em um trem Fonte: acervo pessoal
Figura 2 – Tacômetro da série 1700 Fonte: acervo pessoal
A antena tem como função captar, por indução magnética, os sinais codificados, enviados pelo Centro de Controle Operacional (CCO), que circulam no trilho na forma de corrente elétrica e enviá-los ao sistema de controle do trem que informa ao maquinista a velocidade permitida naquele trecho. Se esta informação não for seguida, o sistema retira o controle de tração do trem e aplica frenagem até atingir a velocidade correspondente ao sinal. Feito isso o controle é devolvido ao maquinista. Toda vez que ele desobedece a essa condição, o equipamento volta a atuar freando o trem.
A maioria das falhas de antenas ocorre por problemas na conexão, raramente é a antena que está com defeito. Estas são as principais desvantagens do atual sistema de conexões de antenas: tempo, oxidação dos terminais, fixação da tampa na caixa, ausência de malha, corte de terminais para fazer forquilha, avaria por trepidação e troca de motores.
Hoje, o tempo médio gasto na manutenção das antenas sinal de via é de 1h30min. A empresa XXX, por exemplo, tem um custo de R$ 21.000,00 aproximadamente, a cada troca de antenas, considerando-se o valor da mão de obra de um técnico e o custo de um trem parado por hora.
O tacômetro
O tacômetro, também conhecido como conta giros, é um instrumento de medição utilizado nos trens para determinar o número de rotações por minuto de um motor. É utilizado como medidor de velocidade linear (metros/segundo) e permite a identificação do sentido que o trem está percorrendo, sendo ele de frente ou ré (figura 2).
Como o tipo de conexão dos tacômetros é semelhante ao tipo de conexão das antenas, as desvantagens são quase as mesmas.
O projeto Connexu
O projeto proposto consiste em substituir o atual sistema de ligação das antenas de sinal de via e tacômetros por um sistema que utilize conectores e uma tomada com a possibilidade de erros praticamente zero.
A antena
O sistema proposto para a ligação das antenas utiliza dois pares de conectores circulares com, no mínimo, três pinos e uma tomada multipolar com, no mínimo, seis pinos. Os bornes, os terminais e os parafusos utilizados no sistema atual serão inutilizados. Os conectores circulares são compostos por seis pinos e divididos em macho e fêmea. Abaixo, uma ilustração da fêmea (figura 3) e do macho (figura 4) do conector circular.
Os machos dos conectores são fixados na caixa de ligação por meio de parafusos, porcas e arruelas, um do lado esquerdo e outro do lado direito. A figura abaixo mostra o conector instalado na caixa de ligação (figura 5). A seta verde indica a fêmea do conector circular, a seta amarela indica o macho do conector circular e a seta vermelha indica os fios soldados na fêmea do conector circular que serão ligados à tomada.
Figura 4 – Macho do conector circular de 6 pinos Fonte: Casa dos conectores – Comércio e representações LTDA Figura 3 – Fêmea do conector circular
de 6 pinos
Fonte: Casa dos conectores – Comércio e representações LTDA
Figura 5 – Conector circular instalado na caixa de ligação Fonte: acervo pessoal
A carcaça e a vedação são fixadas na parte superior da caixa de ligação por meio de parafusos, porcas e arruelas. A fêmea é conectada à carcaça do conector por meio de parafusos e, na parte de baixo, base da fêmea, estão localizados os polos onde são conectados os fios que foram soldados nos terminais do macho do conector. A figura abaixo mostra a tomada multipolar instalada na caixa de ligação e a seta vermelha indica a fêmea da tomada (figura 6).
A conexão é feita no macho da tomada multipolar da seguinte maneira: as antenas são ligadas em série, conectando-se o fio vermelho da antena direita (2) com o fio vermelho da antena esquerda (5). O cabo malha da antena direita (3) é ligado ao cabo malha da antena esquerda (6) e em seguida os dois são ligados ao cabo malha do MCT. O fio preto da antena direita (1) é ligado ao fio preto do MCT e o fio preto da antena esquerda (4) é ligado ao fio vermelho do MCT. Na figura abaixo, a seta amarela indica o macho da tomada, na parte de trás, onde são ligados os fios (figura 7).
Feito isso, o sistema está pronto para entrar em funcionamento. Além, de econômico e eficaz, este sistema facilita a manutenção. Como exemplo, podemos citar a troca da antena receptora de sinal de via, que atualmente leva 1 hora e 30 minutos. Com o sistema proposto, o tempo de manutenção pode-se reduzir para 30 minutos. Em vez de desparafusar todos os terminais para substituir uma antena, será preciso desplugar o conector, não havendo necessidade de se alterar a ligação feita, sem abrir a tampa da
Figura 6 – Tomada multipolar instalada na caixa de ligação Fonte: acervo pessoal
Figura 7 – Macho da tomada multipolar em detalhe Fonte: acervo pessoal
fechada com silicone para evitar que entre água ou algum outro líquido que possa danificar os contatos ou causar curto-circuito. Uma vez que não tenha bornes ou terminais, evita-se fazer forquilha para economizar tempo, o que eliminará as falhas de oscilação de código, pois não haverá terminais com mau contato. Assim, a manutenção poderá ser feita por qualquer profissional e não necessariamente por um técnico.
A figura abaixo mostra o local, embaixo do trem, onde o sistema deve ser instalado. As setas vermelhas indicam as antenas, e o círculo amarelo indica o dispositivo Connexu. (figura 8).
Nos tacômetros, a instalação do sistema proposto seria semelhante. Serão acrescentados apenas os conectores e será feita a padronização de seus polos. Os parafusos, bornes e terminais utilizados hoje serão inutilizados, pois a nova conexão busca eliminar as possibilidades de falhas e erros de ligação.
Será utilizado um conector circular de 8 pinos, pois alguns trens utilizam tacômetros com 6 fios e outros com 8 fios.
Custos do sistema proposto
O cálculo do custo de implantação do projeto foi feito com base em um trem, apenas dois carros, ou seja, as duas extremidades do trem. Foram utilizados 6 conectores circulares de 6 pinos, 2 conectores circulares de 8 pinos e 2 tomadas multipolares de 6 pinos. A tabela abaixo descreve o custo unitário e o custo total com cada componente utilizado (figura 9).
TABELA 1
Custos dos conectores e tomadas
Componentes utilizados Quantidade Valor unitário Valor total Conector circular de 6 pinos 4 R$ 80,00 R$ 320,00 Conector circular de 8 pinos 2 R$ 60,00 R$ 120,00 Tomada multipolar de 6 pinos 2 R$ 170,00 R$ 340,00
Total R$ 780,00
Figura 8 – Protótipo instalado em um trem com detalhe na tomada, conectores e antenas Fonte: acervo pessoal
Resultados obtidos
O protótipo passou por um período de duas semanas em teste, de 02/02/09 a 14/02/09, tendo operado normalmente, não apresentando falhas no novo sistema de ligação. Nesse período, esteve exposto a intempéries e às condições normais de operação de um trem como alta vibração e movimentos pesados. As expectativas foram atendidas e foi comprovada a eficácia do sistema de ligação proposto.
Conclusão
Uma das principais vantagens do sistema proposto é a padronização do sistema de conexão das antenas e dos tacômetros, definindo a posição das antenas, o modelo da caixa de ligação e o esquema de ligação. Com essa padronização e a implantação do novo sistema, é dispensado o uso de ferramentas utilizadas atualmente como alicate, chave de fenda e ferro de solda, simplificando e agilizando a manutenção.
Comparado ao atual sistema, o sistema proposto leva 45 minutos para ser instalado. Quando for necessária apenas a substituição de uma antena, deve-se desplugá-la, retirá-la e colocar a nova antena, o que leva cerca de 8 minutos sem necessidade de alteração da ligação feita. Consequentemente, com o tempo reduzido, o custo também será reduzido.
Não existindo mais a necessidade de parafusar terminais e fios, eliminam-se as ocorrências geradas por erros de ligação das antenas e tacômetros. Devido à facilidade em apenas plugar ou desplugar o conector na caixa de ligação e apenas desparafusar e parafusar a antena, a atividade poderá ser realizada por qualquer profissional, não exigindo mais que apenas um técnico realize.
No tocante à manutenção de antenas e tacômetros, a solução visa também à redução de gastos, visto que um trem parado e a atuação dos colaboradores na manutenção têm um excessivo custo por hora para uma empresa.
