Análise de Modo de Falhas de Válvulas de Controle do Sistema de Freio Pneumático de um Vagão de Carga

Abstract

O sistema de freio de um vagão de carga deve estar sempre em perfeitas condições operacionais. Ao acionar ou desativar o freio, é essencial que não ocorram falhas ou problemas adicionais. Sua principal função é controlar a velocidade do trem e, por isso, durante cada processo de manutenção, todo o sistema deve ser ajustado para evitar qualquer vazamento de ar pressurizado na válvula de controle. No Brasil, ainda há dificuldades na aplicação de técnicas de manutenção, mas a Análise de Modo e Efeito de Falha (FMEA) pode ajudar a identificar e avaliar possíveis padrões de falha, suas causas e os efeitos no desempenho do sistema. Ao identificar antecipadamente essas falhas, é possível evitar situações de falha catastrófica que comprometam a capacidade de parada do vagão e reduzir o risco de acidentes. Além disso, a FMEA pode reduzir os custos de manutenção e até mesmo prever falhas no sistema, evitando a substituição desnecessária de componentes. Este trabalho apresenta uma análise dos modos de falha das válvulas de controle, que são componentes críticos do sistema de freio pneumático de um vagão de carga. Foi realizada uma análise de dados técnicos relacionados aos modos de falha da válvula de controle, com base no conhecimento especializado de profissionais experientes no sistema de freio de vagões de carga. A literatura ferroviária foi consultada para compreender o funcionamento do sistema de freio de vagões de carga e suas principais características, identificando os componentes considerados mais críticos, incluindo a válvula de controle. Para desenvolver o modelo de análise de modo de falha da válvula de controle, utilizou-se a técnica de Análise de Modo e Efeito de Falha (FMEA), que é uma abordagem de análise de confiabilidade. Através desse método, foram identificados os modos de falha mais comuns e suas consequências para o sistema de freio pneumático do vagão de carga. Por meio de entrevistas com especialistas do setor ferroviário e utilizando conhecimento prático e experiência de campo, discutiram-se medidas para mitigar a gravidade dos modos de falha. Para mapear as falhas da válvula de controle, foram obtidos dados técnicos por meio da Análise de Árvore de Falhas (FTA), fornecidos pela empresa do setor ferroviário.

The brake system of a freight car must always be in perfect operating condition. When activating or deactivating the brake, it is essential that they do not cause failures or additional problems. Its main function is to control the speed of the train and, therefore, during each maintenance process, the entire system must be adjusted to avoid any leakage of pressurized air in the control valve. In Brazil, there are still difficulties in the application of maintenance techniques, but the Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) can help to identify and evaluate possible failure patterns, their causes and effects on system performance. By identifying these failures, it is possible to avoid catastrophic failure situations that compromise the ability to stop the wagon and reduce the risk of accidents. Furthermore, an FMEA can reduce maintenance costs and even predict system failures, even avoiding component replacement. This work presents an analysis of the failure modes of control valves, which are critical components of the pneumatic brake system of a freight car. An analysis of technical data related to control valve failure modes was carried out, based on the specialized knowledge of professionals experimenting with the freight car brake system. The protected literature was consulted to understand the operation of the freight car brake system and its main characteristics, identifying the components considered most critical, including the control valve. To develop the control valve failure mode analysis model, use the Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) technique, which is a reliability analysis approach. Through this method, the most common failure modes and their consequences for the freight car's pneumatic brake system were identified. Through interviews with industry experts and practical knowledge and field experience, measures to mitigate the intensity of failure modes were discussed. To map the control valve failures, technical data were obtained through the Fault Tree Analysis (FTA), provided by the railway sector company.