\newcommand{\exacta}{Revista Eletr\^onica \textbf{e-xacta}, do Departamento de Ci\^encias Exatas e Tecnologia do Centro Univer

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ISSN: 1984-3151Desenvolvimento de um Prottipo Silenciador de Vlvulas Pneumticas de Expurgo de Locomotivas

Daniel Felipe Soares de Oliveira1; Leandro Antonio da Silva1; Thamara Dos Reis; Wagner Moreira; Carolina dos Santos Nunan.

Resumo: O trabalho apresentado tende a elaborar um prottipo de silenciador capaz de amenizar ou at mesmo extinguir o rudo gerado pelas vlvulas de expurgo dos reservatrios principais, de forma a reduzir as reclamaes da populao residente em torno dos ptios de manobra e oficinas de locos, evitando como isso possveis processos judiciais referentes ao rudo ambiental gerado por estas vlvulas.Palavra-chave: Vlvula de dreno pneumtico. Abstract: The work presented tends to produce a prototype silencer able to mitigate or even extinguish the noise generated by the valve purge of major reservoirs, to reduce the complaints of the population residing around courtyards shunting locos and workshops, such as avoiding it possible lawsuits related to environmental noise generated by these valves.Keyword: Pneumatic Drain Valve. ____________________________________________________________________________1 IntroduoPor constituir uma preocupao h cerca de 2.500 anos confirmada por relatos histricos de vrios pesquisadores e tendo em vista o crescente aumento de agentes desencadeadores, o rudo assume um interesse significativo na rea cientfica, na elaborao de estudos e propostas para o controle desse inimigo silencioso e sorrateiro.Definido como o som capaz de provocar dano ao Sistema Auditivo, que interfere no equilbrio bioqumico do organismo, comprovado especialmente na indstria, o rudo representa um problema srio, causando danos auditivos em milhares de trabalhadores, influenciando na capacidade de ateno e reduzindo o desempenho de suas atividades, tanto intelectuais como fsicas.

O desenvolvimento tecnolgico das indstrias e o crescimento dos grandes centros urbanos submetem o indivduo ao convvio permanente do rudo, no respeitando convenes e nem classes sociais.

Pesquisas recentes revelam que a poluio sonora ocupa a terceira posio entre as doenas ocupacionais, motivo pelo qual conduziu o interesse pelo tema proposto.

O presente trabalho objetivou mostrar as influncias e manifestaes do rudo em vlvulas de dreno nos reservatrios de ar das locomotivas.Desta maneira, este estudo pretende apontar o rudo gerado por esses drenos nas locomotivas e atravs desse problema de pesquisa, desenvolver um prottipo capaz de minimizar o rudo gerado por estas vlvulas.

1.1 Problema de pesquisa

Como introduzir um silenciador de vlvulas de expurgos pneumticas em empresas de locomotivas?1.1.1 Contextualizao do problema DiscussoCom o aumento de processos judiciais movidos por comunidade que vivem em torno de ptios ferrovirios, as empresas se viram na necessidade de se criar processos e mecanismos de atenuao de rudos ambientais j que ficam na obrigao de tomar providencias sobre o assunto antes de uma interveno pela justia. Dessa forma, todo tipo de produto e processo capazes de resolver esse tipo de problema so bem vindos, porm algumas atitudes e procedimentos adotados podem interferir no processo produtivo da empresa como perda no transit time.

A soluo vivel reduzir os rudos gerados pelas locomotivas em ptios sem interferir na rotina produtiva. Por isso, a melhor maneira introduzir equipamentos capazes de agir na fonte do problema e no procedimentos paliativos que no resultam em uma soluo significativa.1.2. Objetivos1.2.1 Objetivo geral DiscussoDesenvolver um prottipo real de um silenciador de vlvulas de expurgos pneumticos para locomotivas.1.2.2 Objetos especficos

Analisar o tipo de materiais mais eficientes para ser usados no prottipo.

Estudar o mecanismo dos silenciadores pneumticos.

Testar os modelos de silenciadores criados.

Medir possveis redues de rudo antes e aps a instalao do prottipo.1.3 Justificativa

Segundo a ABEBRO, duas das reas de atuao do engenheiro de produo, foca a segurana do trabalho e a otimizao de processos e produtos para adequar o ambiente de trabalho com as atividades realizadas, proporcionando uma reduo nos prejuzos atravs da minimizao de riscos fsicos e de erros nos processos de produo. Por isso de acordo com as reas de atuao do engenheiro de produo definidas pela ABEPRO, Justificamos a necessidade do trabalho em questo, pelo fato de que ele demonstra a necessidade de elaborar um produto, capaz de minimizar o rudo ambiental existente no ambiente de trabalho analisado, rudo que vem afetando a comunidade local e com isso gerando entraves judiciais e sociais entre empresa, moradores e comerciantes locais. Hoje, um dos grandes problemas do meio urbano o rudo ambiental, fator que gera grandes transtornos para a sociedade e tambm causam doenas ocupacionais em empresas.

Uma empresa de transporte ferrovirio utiliza em seu meio de produo locomotivas como uma das principais ferramentas de trabalho, sendo que tais locomotivas geram uma grande variedade de rudos. Um desses rudos, de grande potencial sonoro, o gerado pelo sistema pneumtico da locomotiva atravs das vlvulas de expurgo, que atravs do seu funcionamento ejetam ar com uma intensidade de rudo considervel.

Apesar de existirem leis ambientais obrigatrias, que enquadram empresas protegendo seus funcionrios de danos ocupacionais com uso dos EPIs, a comunidade em torno da empresa acaba tendo que conviver com o mesmo rudo produzido, porm sem a mesma proteo. Dessa forma, faz-se necessrio uma investigao acerca desse contexto para que se apresentem possibilidades de minimizao de tal impacto sonoro.Assim, esse trabalho se justifica pelo fato de criar um produto capaz de minimizar o rudo produzido pelas vlvulas de expurgo e consequentemente os transtornos na sociedade em torno visando extinguir intervenes judiciais nas empresas por um rgo publico e reduzir a perda de transit time da produo, j que os procedimentos atuais criados para atenuar os rudos provocados pelas locomotivas em ptios interferem na programao da produo, com atrasos na formao de composies e com prazos estipulados pela logstica e que por esse motivo no so cumpridos.

1.4 Discusses com as disciplinas Um Engenheiro de Produo necessita de conhecimentos bsicos, adquiridos em sua formao, para desenvolver seu trabalho de forma correta e precisa. A disciplina de Engenharia do Produto auxilia o Engenheiro de Produo no estudo da melhor adequao do produto e processos para melhor atender o mercado a fim de evitar prejuzo fsico e consequentemente financeiro. A disciplina foi utilizada com o auxlio da professora Carolina dos Santos Nunan, de forma a estudar o desenvolvimento de um produto e seus processos de produo e atravs desse estudo identificar pontos essenciais que possam ser gargalos para o seu desenvolvimento. Utilizou-se dos conhecimentos adquiridos na disciplina de Princpio de Mquinas eltricas, para discutir sobre a necessidade de implantar posteriormente um circuito eltrico, que informe atravs de uma luz de led acesa, toda vez que o equipamento estiver entupido e com excesso de gua para ser drenado. A disciplina de PCP serviu para gerar uma discusso sobre a possibilidade de produzir uma pea elaborada atravs do prottipo, em escala comercial, de forma a criar um plano de produo que acompanhe o desenvolvimento da fabricao, ou seja, o que ser vivel produzir para evitar prejuzos? Todas as partes da pea, partes dela terceirizando o restante, ou terceirizar toda a sua produo.A disciplina Pesquisa Operacional, servir posteriormente para elaborarmos uma equao tima de produo para cada empresa interessada no produto, referente a quantidade de Locomotivas e seus diferentes modelos, gerando assim uma melhor soluo de produo das peas a serem entregues e um melhor gerenciamento de processos.

2 Referencial terico

Para a realizao deste estudo foi utilizado um referencial terico sobre locomotivas, o funcionamento das vlvulas de dreno nas locomotivas e sobre o rudo e seus efeitos.

2.1 Locomotivas

A discusso sobre a locomotiva, sua evoluo e importncia do seu sistema de freio pneumtico encontra-se baseada no ROF-MRS (Regulamento Operacional Ferrovirio da MRS Logstica, 2011).

Locomotiva um veculo de transporte tanto de passageiros como de carga, conduzida por um profissional habilitado e que traciona variados tipos de vages que juntos formam uma composio denominada trem.

O sistema de freios de uma locomotiva entre outros presentes, um grande responsvel pela segurana de uma conduo e para garantir o desempenho eficaz desse sistema no se pode permitir a presena de acmulo de umidades e para evitar que isso ocorra, mecanismos foram instalados nas locomotivas. Dentre eles, destacam-se as vlvulas de drenagem que permitem manter o sistema seco e seguro, ao passo que agem retirando a umidade acumulada pela presso nos encanamentos.

2.2 Sistemas pneumtico de uma locomotiva

Define-se como sistema de freio ferrovirio, a base que os veculos ferrovirios usam para acionar os freios por meio do atrito entre as sapatas, as rodas e os trilhos, retardando ou parando o trem.

Aps a chegada do sistema de freio a ar comprimido automtico, os sistemas anteriores a este caram em desuso. Abaixo se encontra a evoluo de tal sistema.

2.2.1 Freio a vaporO freio a vapor foi desenvolvido por George Stemphenson entre os anos 1833 e 1834 que consistia em transformar em energia mecnica o vapor gerado pela caldeira localizada dentro das cabines das locomotivas. As locomotivas providas de cilindro de freio atuado a vapor, apesar de serem vistas como um progresso, no eram eficientes em temperaturas mais baixas.

2.2.2 Freio a vcuo

O freio a vcuo foi criado por Nehemiah Hodge em 1860. constitudo por um cilindro de freio alojado em cada veculo e ligado ao encanamento geral, que tem a finalidade de assegurar o meio por onde se faz a evacuao de todos os cilindros da composio (alvio) e por onde, mediante a diminuio do grau de vcuo inicial nele existente, controla-se a formao da presso nos cilindros de freio da composio (aplicao). (FIENG, 2013).A baixa presso obtida com o uso desse tipo de equipamento fazia com que as cmaras ou cilindros de freio a vcuo fossem grandes e pesados de forma excessiva, para que se pudesse atingir a fora de frenagem suficiente. De acordo com Darigo, citado por IME (2006), a presso mxima que se pode obter para acionar o mbolo dos cilindros de freio a vcuo fica limitada ao valor da presso atmosfrica, supondo-se que seja possvel se obter o vcuo perfeito no sistema.

2.2.3 Freio a ar direito

O primeiro equipamento de freio a ar comprimido foi inventado por George Westinghouse, composto pelos seguintes elementos: Um compressor acionado pelo vapor da locomotiva;

Um reservatrio de ar;

Uma torneira de trs vias;

Um cilindro de freio em cada veculo;

Mangueiras de intercomunicao.

Essa foi a base para o desenvolvimento de um sistema que veio contribuir notoriamente no s com o desenvolvimento da ferrovia, como tambm com o progresso da indstria mundial. Abaixo se encontram os esquemas desse tipo de sistema de freio:Figura 1: Sistema pneumtico de uma locomotiva.

Fonte: Apostila Teach treinamentos especiais Ltda.

O sistema funcionava basicamente da seguinte forma:

Em caso de ruptura de alguma mangueira de intercomunicao em uma rampa ascendente, a parte dianteira at poderia parar pela ao contravapor da locomotiva, mas a parte traseira ficava sem freio;

O ar comprimido era usado como agente gerador da fora necessria para aplicar as sapatas de freio contra as rodas;

O compressor, que funcionava com vapor, fornecia o ar comprimido para a operao do sistema de freio e para aplicar os freios, introduzia-se no encanamento geral o ar comprimido contido no reservatrio principal.2.2.3 Freio de ar automtico

Na tentativa de suprimir as deficincias do freio a ar direto, George Westinghouse desenvolveu e patenteou em 1872 o primeiro equipamento de freio a ar automtico.

Alm dos equipamentos do freio a ar direto, esse sistema inclui mais uma vlvula trplice, que recebe esse nome porque d conta de trs funes:

Aplicar e aliviar os freios da composio;

Acesso para o abastecimento do Reservatrio de ar (reservatrio auxiliar);

Conexo com a tubulao de controle (encanamento geral).

2.3 Dispositivos de tratamento do ar de uma locomotiva

2.3.1 Filtros e secador de ar

Em uma locomotiva podem ser usados vrios tipos de dispositivos para tratamento do ar comprimido, dentre eles os filtros centrfugos, filtros coalescentes e secadores de ar que servem para retirar a umidade do sistema de freio pneumtico.

2.3.2 Vlvula de dreno automtico e manual 580 H

Sua funo de drenar umidade dos reservatrios principais deixando o sistema de freio sempre seco e livre de possveis acmulos de gua.

Possuem trs posies reguladas no prprio punho, posio normal de operao girando o punho no sentido anti - horrio at travar, posicionando em modo automtico e com a extremidade da haste salientada no centro do corpo do punho.2.3.3 Vlvula de dreno automtico e manual salem 686A vlvula de dreno, tambm conhecida como purgador, possui sistema de regulagem semelhante ao da vlvula de dreno 580 h. Permite ajuste para funcionamento automtico (girando o punho no sentido anti horrio), drenagem manual ou isolamento no prprio punho (girando o punho no sentido horrio).

Seu funcionamento, no entanto, difere do funcionamento do dreno 580 h, pois seu sistema de drenagem acionado de forma constante, enquanto houver presso de ar nos reservatrios principais.

2.4 Rudo ambiental

O rudo um agente potencialmente estressor e seu impacto ser varivel de um indivduo para outro, assim, determinadas pessoas tero como impacto dessa exposio o menor rendimento no trabalho e atividades escolares, por exemplo, enquanto outros apresentaro complicaes clnicas o aumento das chances de desenvolver quadros crnicos como a hipertenso, diabetes, elevao do colesterol, aumentando as chances de derrame cerebral e infartos por exemplo.

Existem alguns equipamentos em uma locomotiva capazes de gerar rudo ambiental, de forma que o trabalho em questo foca em um especfico, que o rudo gerado pelas vlvulas de dreno dos reservatrios principais e secadores de ar das locomotivas.

O rudo gerado por essas vlvulas so comuns em ptios de manobras e oficinas, visto que estes ptios contm a presena de um nmero considervel de locomotivas, porm dentro dos ptios de manobras e oficinas, os funcionrios esto protegidos pelos Epi`s (equipamentos de proteo individual), que so de uso obrigatrio e que eliminam o risco de uma perda auditiva, amenizando o rudo presente no ambiente de trabalho.

No ambiente em torno de ptios ferrovirios de manobra e de oficinas de locomotivas fcil perceber os rudos ambientais quando se aproxima e as reclamaes da comunidade local so constantes, referentes ao barulho gerado pelas locomotivas e principalmente pelas vlvulas de expurgo. (PORTAL EDUCAO, 2010, e foram adaptaes MOREIRA 2012).3 MetodologiaA metodologia foi baseada em pesquisas literria referentes aos temas rudo ambiental, vlvula de dreno utilizadas em locomotivas e ergonomia, assim como a busca por aquisio de material terico especfico sobre vlvulas de dreno, para auxiliar na confeco de um prottipo de silenciador para as vlvulas de dreno das locomotivas.A ideia de melhoria surgiu pela observao direta do funcionamento atual das vlvulas, que geram um rudo ambiental bastante perceptvel e que causa entraves judiciais movidos pela comunidade local. Alm da anlise documental, que contou com registros de observaes, entrevistas realizadas com residentes e comerciantes locais na primeira fase do trabalho, demostraram em sua maioria uma enorme insatisfao com o rudo ambiental na regio, dessa forma gera uma necessidade de elaborar uma soluo vivel, que atenda empresa e populao, de forma a minimizar o rudo ambiental para a comunidade local sem gerar perdas no processo produtivo da empresa.Por ltimo, foi elaborado um vdeo mostrando o funcionamento da vlvula de dreno sem a insero do prottipo e aps a instalao do prottipo com a finalidade de exibir as aferies de decibis feitas em testes nas vlvulas de dreno, de forma a demostrar a capacidade de reduo do rudo pelo prottipo criado.Vale ressaltar que a proposta final do presente trabalho perpassa pela adaptao de um silenciador s vlvulas pneumticas de dreno dos reservatrios e do secador de ar das locomotivas. Desse modo, no ser possvel desenvolver e produzir uma pea em escala comercial, por isso, o projeto ser continuado nos prximos semestres.4 Anlise e DiscussoAtravs dos dados gerados pelos resultados dos testes realizados com o prottipo criado, foram obtidos resultados satisfatrios, de forma que a aferio do rudo aps a anexao do prottipo vlvula de dreno apresentou uma significativa reduo do nvel de dB gerado pelos expurgos.No primeiro teste realizado com a Locomotiva em funcionamento o nvel de dB captado antes de instalar o prottipo foi de 122,02 dB mximo e 101,01 dB mnimo, aps a instalao do prottipo os resultado medidos foram 105,04 dB mximo e 80,80 dB mnimo, com a locomotiva desligada o teste apresentou um nvel de 120,06 dB mximo e 98,00 dB mnimo sem o prottipo e 105,03 dB mximo e 82,60 dB mnimo com o prottipo instalado, por fim o ltimo teste foi realizado a uma distncia de dois metros da vlvula, nesse testes os ndices apresentados foram 88,80 dB mximo e sem o prottipo instalado e 79,80 dB mximo com o prottipo instalado.

Prottipo pronto, 2013.

Vlvula pneumtica de dreno dos reservatrios principais das locomotivas, 2013.Estes resultados foram aferidos em ambiente externo usando um decibelimetro para medio, de forma a representar um aferimento aproximado j que no local havia outras vlvulas em funcionamento e interferindo na medio ideal, porm, com a anlise dos resultados, conclumos que a insero de outros prottipos em todas as vlvulas existentes no local do teste, amenizaria de forma significativa o rudo ambiental gerado por elas e com isso o resultado j satisfatrio alinharia ainda mais proposta trazida pelo trabalho em questo. 5 ConclusoChega se ao objetivo da segunda etapa do trabalho, de forma satisfatria, atravs dos dados adquiridos nos testes com o prottipo criado, chegamos a concluso que o prottipo reduziu o rudo gerado pelas vlvulas de dreno em mdia de 10,13% a 15,71%, isso obtido em testes experimentais em que a possibilidade de aperfeioamento do prottipo possvel. Dessa forma, fica tambm para a terceira fase do trabalho, pesquisar tipos de materiais acsticos mais eficientes e estudar sobre qual dimensionamento ser mais adequados ao prottipo, a fim de gerar um melhor resultado, alm de criar um planejamento de custos a serem gastos para o devido aperfeioamento do prottipo.6 Referncias

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6023: informao e documentao: referncias: elaborao. Rio de Janeiro: ABNT, 2002.

LIDA, ITIRO. Ergonomia projeto e produo. So Paulo, SP Brasil. Ed. Edgard Blucher LTDA. 1990.

MOREIRA, Dirceu da silva. O impacto do rudo ambiental na sade e qualidade de vida 2012. Disponvel em