laboração Anselmo Pereira Lima Antonio Benedito Rossito

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Via Permanente – V.01 CPTM - 20 / Março / 2010 Equipe responsável Elaboração Anselmo Pereira Lima Antonio Benedito Rossito Companhia Paulista de Trens Metropolitanos – CPTM Centro de Formação Profissional – “Engo. James C. Stewart” Unidade de Gestão Corporativa SP Av. Raimundo Pereira de Magalhães, 1000 – V. Anastácio São Paulo - SP CEP 05092.040 Telefone (0XX11) 3613.6201 Telefax (0XX11) 3613.6054 Home page http://www.cptm.com.br

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Topografia

55

Infra-estrutura ferroviária

99

Função e constituição da superestrutura

1155

Sublastro

1177

Lastro

1199

Dormentes

2233

Trilhos e acessórios

4433

Bitolas

4499

Solda aluminotérmica e solda por caldeamento

5533

Acessórios dos trilhos

5555

Equipamentos complementares

6633

Superelevação

6677

Superlargura

6699

Traçado geométrico da via

7711

Aceleração centrifuga não compensada

7733

Aparelhos de mudança de via (amv´s)

7755

Junta isolante colada (j.i.c.)

8811

Conservação da via permanente

8877

Máquinas leves de via permanente

8899

Máquinas especiais

9955

Caminhão de linha

110055

Vagões de serviço

110077

Soluções antivibratórias para ferrovias 111111

Sumário

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Capina e higiene da faixa ferroviária

111199

Referências

112255

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A topografia é uma das divisões da Engenharia Cartográfica. Ela se aplica na medição de porções limitadas da superfície terrestre que por serem limitadas podem ser consideradas planas. Etimologicamente, a palavra TOPOGRAFIA é derivada do grego “topos” (lugar) e grafhen (descrever), significando a “descrição exata e minuciosa de lugar”. Costuma-se dividir os trabalhos de topografia em planimetria, altimetria e plano-altimetria. A planimetria trata da representação horizontal das terras, como se fossem planas, não se medindo o relevo. A altimetria trata da medição das alturas dos pontos acima de um plano horizontal de referência, que pode ser o nível do mar ou um plano qualquer, desde que horizontal. A plano-altimetria faz o serviço da planimetria e da plano–altimetria simultaneamente. Levantamento Topográfico

A medição de uma propriedade faz-se por meio do levantamento topográfico. Este é o conjunto de operações que serve para determinar a posição de todos os pontos notáveis do perímetro da propriedade e de seus acidentes naturais e artificiais, a fim de figurá-los na planta. A posição de cada ponto fica determinada medindo-se dois elementos (um par de coordenadas), a partir de um ponto medido e já figurado (ponto de referência). Esses dois elementos são: a) o ângulo que a direção de cada ponto visado faz com um alinhamento-base que

passa pelo ponto de referência; e

b) a distância desse ponto de referência ao ponto visado.

Topografia

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Levantamento Aerofotogramétrico A fotogrametria é a ciência que permite executar medições precisas utilizando fotografias métricas. Embora apresente uma série de aplicações nos mais diferentes campos e ramos da ciência, tem sua maior aplicação no mapeamento topográfico. Quando são utilizadas fotografias aéreas, tem-se a aerofotogrametria que é definida como a ciência da elaboração de cartas mediante fotografias aéreas tomadas com câmeras aerotransportadas (eixo ótico posicionado na vertical), utilizando aparelhos e métodos específicos. O vôo fotogramétrico é realizado após um completo planejamento da operação, que é resultante de um estudo detalhado com todas as especificações sobre o tipo de cobertura a ser executada. A tomada das fotografias aéreas obedece a um planejamento meticuloso e uma série de medidas são adotadas para que possa realizar um vôo de boa qualidade. É necessário consultar um mapa climatológico para conhecimento do mês e dias favoráveis à realização do vôo fotogramétrico. Um projeto de recobrimento é um estudo detalhado, com todas as especificações sobre o tipo de cobertura, por exemplo: Condições naturais da região: local a ser fotografado, área a fotografar, dimensões da área, relevo, regime de ventos, altitude média do terreno, variação de altura do terreno, mês para execução do vôo, número de dias favoráveis ao vôo. Apoio logístico: transporte, hospitais, alimentação.

Condições técnicas da base e da aeronave base de operação, alternativa de pouso, recursos na base, modelo da aeronave, autonomia, teto de serviço operacional, velocidade média de cruzeiro, tripulação.

Condições técnicas/plano de voo: altura de vôo, altitude de vôo, escala de fotografias, superposição longitudinal, superposição lateral, câmera aérea, tipo e quantidade de filme empregado, rumo das faixas, número de faixas e de fotos, velocidade máxima, tempo de exposição ideal, intervalo de exposição, distância entre faixas, base das fotos.

Observações: As fotografias aéreas devem ser tomadas sempre com elevação do sol superior a 30º, em dias claros, nos quais as condições climáticas sejam tais que permitam fazerem-se negativos fotográficos claros e bem definidos.

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Levantamento aerofotogramétrico

Levantamento Topográfico Cadastral e Cadastro Este tipo de levantamento vai gerar cartas e mapas. Estes são documentos cartográficos elaborados sem um fim específico. A finalidade é fornecer ao usuário uma base cartográfica com possibilidades de aplicações generalizadas, de acordo com a precisão geométrica e tolerâncias permitidas pela escala. A representação cadastral, que mostra os acidentes naturais e artificiais, é feita em escala grande, geralmente planimétrica e com maior nível de detalhamento, apresentando grande precisão geométrica. Normalmente é utilizada para representar cidades e regiões metropolitanas, nas quais a densidade de edificações e arruamento é grande. As escalas mais usuais na apresentação cadastral (cadastro) são: 1:1.000, 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 e 1:15.000. Com o cadastro temos a representação cartográfica de áreas específicas, com forte densidade demográfica, fornecendo elementos para o planejamento socioeconômico e bases para anteprojetos de engenharia. Esse mapeamento, pelas características da escala, está dirigido para as áreas das regiões metropolitanas, como já dissemos.

Foto de um levantamento topográfico

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A infra-estrutura ferroviária é composta pelo conjunto das obras de arte e de terraplenagem. Esses conjuntos de obras praticamente não diferem das que se constroem para as rodovias. Conhecemos por infra-estrutura ferroviária todas as obras situadas logo abaixo do lastro como podemos observar na figura.

Conjunto de um corpo ferroviário

Da infra-estrutura ferroviária fazem parte: -os cortes -os aterros -os muros de arrimo -as pontes -os túneis -e todas as obras de drenagem superficial e profunda, etc. Da superestrutura ferroviária fazem parte: -sublastro -o lastro -os dormentes e suas fixações do trilho -os trilhos, etc.

Infra-Estrutura Ferroviária

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Infra-estrutura em aterro

A infra-estrutura ferroviária pode ser construída totalmente abaixo do terreno natural do solo, sendo conhecido como corte; quando o corte se dá em rocha. O talude é praticamente na vertical e recebe o nome de corte caixão. Nos cortes em terra, damos uma inclinação a:b nos taludes, que depende da coesão que o terreno possui.

Infra-estrutura abaixo do terreno natural – corte em terra (a) e corte em rocha (b) Quando a infra-estrutura está constituída sobre o terreno, temos um aterro que em geral sofre uma compactação, a fim de dar-lhe maior consistência, como podemos observar na figura.

Infra-estrutura em aterro Podemos também construir a infra-estrutura em secção mista, ou seja, parte em corte e parte em aterro. Neste caso a parte aterrada deve estar assentada no solo que previamente sofreu uma escoriação em forma de degraus. Este procedimento visa dar mais estabilidade ao aterro, como se vê na figura da página seguinte.

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Infra-estrutura ferroviária em secção mista

Para a construção de uma ferrovia ou rodovia, é necessário conhecer o perfil geológico do terreno ao longo do desenvolvimento da estrada, para que seja mais fácil o estudo de estabilidade dos taludes nos cortes e nos aterros, bem como a correta escolha do método construtivo dos mesmos. Como exemplo, temos o caso de uma estrada que corta um terreno de várzea mole, sem muita consistência, devendo suportar um determinado aterro. Torna-se necessário estudar a remoção do terreno mole quando a sua espessura o justifique economicamente, ou executar o rebaixamento permanente do lençol freático, ou ainda Introduzir o aterro no terreno mole por meio de sua expulsão por explosão. Outra solução viável é a construção do aterro com uma boa sobrecarga e esperar o tempo necessário para estabilizar a maior parte do recalque, até ao nível admissível, para depois remover o excesso, podendo servir para construir as bermas de equilíbrio na base dos aterros, para evitar o refluxo do solo mole. Este último processo requer bastante tempo e nem sempre é possível aplicá-lo. No projeto da infra-estrutura ferroviária devemos projetar o perfil longitudinal da estrada de ferro de tal maneira que se tenha, mais ou menos, um equilíbrio entre os volumes de corte e de aterro ao longo da estrada; sendo mesmo desejável que o volume de corte seja um pouco superior ao do aterro. Convém salientar que a qualidade do solo para o aterro deve ser boa e, nem sempre, o material do corte oferece esta qualidade. Neste caso, deve-se recorrer a uma solução compatível, usando-se o solo pior na base do aterro e compactá-lo, sendo o de boa qualidade aplicado nas últimas camadas e também compactado. Outra solução é recorrer a uma correção por meio de misturas granulométricas, processo pouco usado devido ao seu elevado custo. Na construção

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de infra-estrutura ferroviária devemos dar muita atenção aos problemas de drenagem, tanto a superficial como a profunda. A drenagem quando bem executada garante à estrada uma longa vida útil, reduzindo os custos de manutenção e de conservação ao longo do tempo. Tanto em cortes como em aterros é recomendável a construção de uma camada entre o lastro e o terrapleno com espessura de 15 a 30 cm de material com granulometria, obedecendo às características dos materiais filtrantes. Essa camada é conhecida por sublastro. Dessa forma evitamos que a pedra britada do lastro atue diretamente sobre o terrapleno, além de impedir a formação de bolsões de lastro, como indicado na figura.

Formação típica de uma bolsa de lastro

Nessa secção, a lama amolecida é bombeada para a superfície impregnando todo o lastro com a terra, tirando boa parte de função de lastro. Os bolsões de lastro têm sua origem no amolecimento do terrapleno provocada pela água não escoada, aliada à vibração que o trem, ao passar, introduz no lastro. Depois de iniciado o processo, este passa a funcionar como bomba, bombeando para a parte superior do lastro a parte amolecida do terrapleno, é um processo progressivo, irreversível e que não pode ser resolvido sem inter-romper o tráfego ferroviário. A incidência dos bolsões de lastro ocorre, com mais freqüência, em ferrovias não construídas com os modernos recursos da técnica, e sendo comum nas vias de elevada densidade de tráfego. Nesses locais a via férrea perde a sua estabilidade, tornando necessária a constante intervenção das turmas de manutenção. Uma das soluções paliativas para os bolsões é a aplicação de injeção de argamassa de cimento e areia em dosagens adequadas, serviço que pode ser executado conservando a operação da estrada. A solução correta, a única que é definitiva, é a remoção total do local afetado, secando-o,

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refazendo o aterro e a via férrea com lastro novo. É um serviço caro, requerendo a interrupção da via férrea e conseqüentemente de sua operação.

Detalhes de uma secção típica A camada de sublastro propicia ainda, uma melhor e mais uniforme distribuição de pressão, ativa da pelos trens em sua passagem, sobre o solo do terrapleno. Antes de se executar o assentamento da via permanente, devemos executar a drenagem, podendo ser de dois tipos:

• Drenagem superficial consiste em afastar para fora do terrapleno as águas das chuvas o mais rápido possível. Isso será possível fazendo-se na base B do terrapleno, uma inclinação de 1:20 a 1:25, ou seja, 5 a 4% de declividade, como indicado na figura.

• Drenagem profunda consiste em toda a estrutura de drenagem,

aproximadamente 1,5m abaixo da plataforma.

Máquinas de Terraplanagem na Construção da Infra-estrutura Como vimos, a infra-estrutura ferroviária é composta pelo conjunto das obras de arte e de terraplenagem. Para que a via permanente seja estabelecida, é necessário que o terrapleno esteja pronto, tendo sido construído com o uso de máquinas especiais para terraplenagem de acordo com as especificações. Estas máquinas, úteis também na manutenção do terrapleno, são: -Escavadeiras; -Carregadeiras; -Tratores de lâmina; -Compactadores; -Cavalos mecânicos; -Carretas para transporte de máquinas; -Comboio de lubrificação.

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Máquinas e Equipamentos de Movimentação de Carga Tais máquinas têm implicação secundária no que se refere ao projeto, construção e geometria da via permanente. Porém, dependendo das especificações do projeto e das condições de construção e manutenção da via, podem vir a desempenhar um papel fundamental nos trabalhos referentes à mesma. Estas máquinas são: -Empilhadeiras; -Guindastes sobre pneus; -Guindastes ferroviários; -Caminhões tanque para lavagem de túneis. Exemplos de Obras de Arte

Arrimo de plataforma Talude Impermeabilizado

Berma de equilíbrio pré – moldada Bueiro tipo BSTM - Armco

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A superestrutura das estradas de ferro é constituída pela via permanente, que está sujeita à ação de desgaste das rodas dos veículos e do meio (intempéries) e é construída de modo a ser renovada, quando o seu desgaste atingir o limite de tolerância exigido pela segurança ou comodidade da circulação e a ser mesmo substituída em seus principais constituintes, quando assim o exigir a intensidade de tráfego ou o aumento de peso do material rodante. Os três elementos principais da via permanente são o lastro, os dormentes e os trilhos, estes últimos constituindo o apoio e ao mesmo tempo a superfície de rolamento para os veículos ferroviários. Devemos incluir também, como elemento da superestrutura das estradas de ferro, o sublastro que, embora ligado intimamente às camadas finais da infra-estrutura, tem características especiais, que justificam a sua inclusão como parte da superestrutura ferroviária. As dimensões da plataforma ou leito da estrada de ferro são fixadas pelas “Normas” e dependem da bitola utilizada.

Superestrutura ferroviária

Função e Constituição da Superestrutura

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Sublastro é o elemento da superestrutura ferroviária intimamente ligado à infra-estrutura e que tem as seguintes finalidades: a) aumentar a capacidade de suporte da plataforma, permitindo elevar a taxa de trabalho no terreno, ao serem transmitidas as cargas através do lastro e, por conseguinte, permitir menor altura do lastro; b) evitar a penetração do lastro na plataforma; c) aumentar a resistência do leito à erosão e à penetração da água, concorrendo, pois, para uma boa drenagem da via; d) Permitir relativa elasticidade ao apoio do lastro, para que a via permanente não seja rígida. Sendo o lastro um material até certo ponto caro e de grande consumo (cerca de 1,5 m

3

por metro corrente), e às vezes de difícil obtenção, a utilização do sublastro, com material mais barato e encontrado nas proximidades do local do emprego, traz grande economia à superestrutura ferroviária, além de melhorar consideravelmente o padrão técnico da via permanente e baratear a manutenção da mesma. O sublastro passa por um processo de compactação visando à obtenção de um peso adequado. No caso de não se encontrar, nas proximidades da ferrovia, material que satisfaça às especificações acima, pode-se adotar a solução de misturar dois solos ou empregar um solo com areia ou agregado, desde que esse procedimento não venha encarecer o custo do sublastro. Outro recurso seria a adoção de solo melhorado com cimento. A espessura do sublastro deverá ser tal que a distribuição de pressões através do mesmo acarrete, na sua base (plataforma), uma taxa de trabalho compatível com a capacidade de suporte da mesma. Geralmente, um sublastro de 20 (vinte) cm é suficiente.

Sublastro

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Lastro O lastro é um elemento de superestrutura da estrada de ferro situado entre os dormentes e o sublastro e que tem por funções principais: a) distribuir convenientemente sobre a plataforma (sublastro) os esforços resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma taxa de trabalho menor da plataforma; b) formar um suporte, até certo limite elástico, atenuando as trepidações resultantes da passagem de veículos; c) sobrepondo-se à plataforma, suprimir suas irregularidades, formando uma superfície contínua e uniforme para os dormentes; d) impedir o deslocamento dos dormentes quer no sentido longitudinal quer no transversal; e) facilitar a drenagem da superestrutura.

Lastro

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Para bem desempenhar as suas funções, o lastro deve ter as seguintes qualidades:

• Suficiente resistência aos esforços transmitidos pelos dormentes;

• Possuir elasticidade limitada, para abrandar os choques;

• Ter dimensões que permitam sua interposição entre os dormentes e abaixo dos mesmos, preenchendo as depressões da plataforma e permitindo um perfeito nivelamento dos trilhos;

• Ser resistente aos agentes atmosféricos;

• Deve ser francamente permeável, para permitir uma boa drenagem;

• Não produzir pó, caso contrário tornaria incômodo aos passageiros, além de

prejudicar o material rodante. Materiais para Lastro Terra: é o mais barato, mas também o pior. É freqüente a água saturá-la, provocando desnivelamento na linha, chegando a causar acidentes aos trens. Uma linha desnivelada é o que se chama, na prática ferroviária, “Linha Laqueada” e é a mais freqüente causa de descarrilamentos. Areia: tem a qualidade de ser pouco compressível e permeável. Entretanto, é facilmente levada pela água. Tem ainda o inconveniente de produzir uma poeira de grãos muito duros (quartzo) que, introduzindo-se entre as partes móveis dos veículos, produz o desgaste dos mesmos. Cascalho: é um ótimo tipo de lastro, principalmente quando quebrado, formando arestas vivas. É, às vezes, usado como se encontram nas “cascalheiras”, mas, para as linhas de maior tráfego, deve o cascalho ser lavado, para separá-lo da terra e impurezas. Escória: algumas escórias de usinas metalúrgicas têm dureza e resistência suficiente para serem empregadas como lastro e são utilizadas nas linhas próximas das usinas.

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Pedra britada: é o melhor tipo de lastro, por ser resistente, inalterável aos agentes atmosféricos e permeável, permitindo um perfeito nivelamento (socaria) do lastro. É limitadamente elástico e não produz poeira. Deve-se escolher a pedra britada de rochas duras. As principais rochas utilizadas para a britagem são: arenito; calcário; mármore; dolomita; micaxisto; quartzito; diorito; basalto; diabase; granito; gneiss. As quatro primeiras, entretanto, nem sempre atendem às especificações atuais adotadas na escolha da pedra para lastro. Especificações Seguiremos, tanto quanto possível, as especificações da AREA (American Railway Engineering Association), que são adotadas em nosso país: a) Peso específico mínimo: 2,7 kg/dm

3.

b) Resistência à ruptura: 700kg/cm2. Para esse ensaio, fazem-se cubos de 5cm de aresta, que são levados a uma máquina de compressão. c) Solubilidade: toma-se 7dm3 de pedra, que é triturada e lavada. Coloca-se em um vaso e a amostra é agitada no período de 48 horas, durante cinco minutos, a cada 12 horas de intervalo. Se houver descoloração, a pedra é considerada solúvel e imprópria. d) Absorção: colocando-se uma amostra com aproximadamente 230 gramas (1/2 libra) mergulhada em água, durante certo tempo, o aumento de peso não deverá ultrapassar a 8gr/ dm3. e) Substâncias nocivas: A quantidade de substâncias nocivas e torrões de argila não devem ultrapassar 1% (determinação pelo método MB8 da ABNT). f) Granulometria: As pedras de lastro não devem ter grandes dimensões, pois nesse caso funcionariam como “cunhas” e o nivelamento seria pouco durável; por outro lado, dimensões muito pequenas acarretariam uma rápida “colmatagem” do lastro, perdendo este sua função de drenar. As especificações modernas determinam que as pedras do lastro tenham dimensões entre ¾”e 2” ½ (2-6 cm).

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O dormente é o elemento da superestrutura ferroviária que tem por função receber e transmitir ao lastro os esforços produzidos pelas cargas dos veículos, servindo de suporte dos trilhos, permitindo a sua fixação e mantendo invariável à distância entre eles (bitola). Para cumprir essa finalidade será necessário: a) Que as suas dimensões, no comprimento e na largura, forneçam uma superfície de apoio suficiente para que a taxa de trabalho no lastro não ultrapasse certo limite; b) Que a sua espessura lhe dê a necessária rigidez, permitindo, entretanto alguma elasticidade; c) Que tenha suficiente resistência aos esforços; d) Que tenha durabilidade; e) Que permita, com relativa facilidade, o nivelamento do lastro (socaria), na sua base; f) Que se oponha eficazmente aos deslocamentos longitudinais e transversais da via; g) Que permita uma boa fixação do trilho, isto é, uma fixação firme, sem ser excessivamente rígida. Tipos de Dormentes Quanto ao material de que é feito, o dormente usado atualmente é de três tipos: madeira, aço e concreto.

Dormentes

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DORMENTES DE MADEIRA A madeira reúne quase todas as qualidades exigidas para o dormente e continua a ser, até o presente, o principal tipo de dormente. Entretanto, as madeiras de boa qualidade utilizadas na fabricação do dormente podem ser aproveitadas para finalidades mais nobres, com preços mais altos e por outro lado, sua escassez e os reflorestamentos deficientes vêm acarretando seu crescente encarecimento. Devido a estes fatores, estuda-se agora outro material para substituir este tipo de dormente. Madeiras mais comum, que podem ser obtidas por menor preço, têm sido utilizadas, com tratamento químico, conforme veremos mais adiante. Especificações para os Dormentes de Madeira As estradas de ferro estabelecem especificações a serem observadas nas aquisições de dormentes, fixando as qualidades da madeira, dimensões, tolerância, etc. A respeito disto, existem as normas P-CB-5, P-TB-139, P-EB-101 e P-CB –6 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Quanto às dimensões, as “Normas” estabelecem: Existem também dormentes com dimensões especiais, para emprego nas pontes e nos aparelhos de mudança de via. Quanto à espécie da madeira (“essência”) os dormentes são classificados em 1ª ou 2ª classes. Às vezes admite-se a 3ª classe, identificada com as essências de 1ª ou 2ª classes, mas com defeitos toleráveis. Além das categorias acima designadas, são especificadas as madeiras para dormentes que serão previamente tratadas quimicamente. Alguns exemplos de madeira de 1ª classe são: aroeira, sucupira, jacarandá, amoreira, angico, ipê, pereira, bálsamo etc. Outros exemplos de 2ª classe são: Angelim, Araribá, Amarelinho, Braúna, Carvalho do Brasil, canela-preta, Guarabu, Jatobá, Massaranduba, Peroba, Pau-Brasil, Baru, Eucalipto (citriodora, paniculata, rostrata etc.). O melhor dormente de madeira é o de Sucupira, que dá ótima fixação do trilho, possui dureza e peso específico elevado e grande resistência ao apodrecimento, podendo durar mais de 30 anos na linha.

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Durabilidade do Dormente de Madeira Além da qualidade da madeira, outros fatores têm influência na durabilidade, tais como clima, drenagem da via, peso e velocidade dos trens, época do ano em que a madeira foi cortada, grau de secagem, tipo de fixação do trilho usado, tipo do lastro, tipo de placa de apoio do trilho no dormente etc. No que diz respeito à durabilidade do dormente deve-se distinguir “resistência ao apodrecimento” e “resistência ao desgaste mecânico”. O ponto mais vulnerável do dormente é o local da fixação do trilho. Apesar de poder ser substituída a pregação, fazendo-se outro furo ao lado do primeiro, geralmente o dormente é considerado inutilizado, devendo ser substituído por não resistir à nova pregação, estando à madeira, quase sempre em seu conjunto, em regular estado. A escolha do dormente de madeira está, portanto, condicionada a estes fatores: a) Pela sua resistência à destruição mecânica, provocada pela circulação dos trens,

isto é pela natureza e coesão da madeira;

b) Pela sua resistência ao apodrecimento (ação dos fungos);

c) Pela maior ou menor facilidade de obtenção;

d) Por razões de ordem econômica. Resistência Mecânica da Madeira Para se conhecer a resistência de determinada madeira para emprego como dormente deve-se submetê-la aos ensaios padronizados pela ABNT (MB –26). Esses ensaios servem para se determinar às características físicas (umidade, retratibilidade e peso específico) e características mecânicas (compressão, flexão, tração, fendilhamento, dureza e cizalhamento) da madeira. A variação da resistência da madeira está relacionada com a sua micro-estrutura. Ainda que os diferentes tipos de células existentes na madeira influenciem diretamente suas propriedades mecânicas, sua densidade é determinante para sua resistência mecânica. Geralmente essa densidade se refere à madeira seca. A madeira normalmente exposta ao meio ambiente contém cerca de 10 a 15% de umidade, que é

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conhecida como “umidade de equilíbrio”; quando se fala em madeira verde, geralmente o teor de umidade está acima de 35% a 40%. A resistência da madeira é dada pela substância lenhosa que a compõe; se aumentar o teor da água, haverá uma série de mudanças na estrutura das células e, por conseguinte alteração das características de resistência da peça. Há uma relação entre a densidade da madeira e sua resistência mecânica. Verifica-se que as propriedades mecânicas da madeira dependem da sua densidade, sendo tanto mais eficaz mecanicamente quanto maior for sua densidade, numa relação exponencial. Verifica-se também que a resistência varia inversamente com o teor de umidade. Na madeira para dormentes, certas propriedades mecânicas são mais importantes que outras, como por exemplo, a compressão paralela às fibras, bem como perpendicular às mesmas. A dureza também é muito importante, principalmente a do topo, pois é empurrando a fixação (prego, tirefond etc.) contra as paredes laterais do furo, que o trilho transmite à superestrutura os esforços horizontais, principalmente nas curvas. Dentre as madeiras nacionais, uma das mais leves é a paineira, com 0,26 kg/dm3 e uma das mais densas é a aroeira do sertão com 1,21 kg/dm3. Infelizmente, não temos ainda um estudo completo de nossas madeiras, relacionando suas qualidades mecânicas, reveladas nos ensaios de laboratório, com o seu trabalho na via férrea. Isto significa que ainda não determinamos os valores mínimos de resistência (nos ensaios) a serem aceitos para utilização da madeira como dormente. Entretanto, já que a resistência mecânica depende da densidade da madeira, como vimos, pode-se estabelecer uma densidade mínima para que a madeira seja aceita como dormente. No Brasil, onde ainda existem madeiras de boa qualidade, a densidade mínima poderá ser estabelecida em torno de 0,70 kg/dm3 enquanto que em outros países são utilizadas madeiras com densidades bem inferiores. Apodrecimento da Madeira Observando-se a seção transversal do tronco de uma árvore, notaremos uma parte central mais escura, que se chama cerne, e uma parte de coloração clara, envolvendo o cerne, e que se denomina alburno. O cerne é mais escuro, devido às resinas, tanino e outros materiais de tecido lenhoso; nessa região a célula não tem função vegetativa, mas apenas mecânica. Em geral o cerne é pouco permeável aos agentes

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preservativos da madeira, mas tem muito mais durabilidade do que a madeira branca que o envolve (alburno). O alburno, de cor mais clara, possui as células que têm função de conduzir a seiva. Geralmente denomina-se madeira branca aquelas que apresentam o lenho variável na cor, na estrutura e nas propriedades físicas e mecânicas, apresentando, entretanto, baixa resistência à deterioração quando expostas ao tempo. Neste grupo incluem-se também as “madeiras de lei”, com grande percentagem de alburno ou “branco”. A denominação madeira branca deve-se principalmente ao fato de seu fácil apodrecimento e não tanto por causa da cor. Devido à escassez cada vez maior das chamadas madeiras de lei, com predominância de cerne, passou-se a utilizar para dormentes, madeiras brancas, que, entretanto, requerem um tratamento químico, com preservativos, para evitar o rápido apodrecimento da madeira. O tratamento químico da madeira aumenta sua resistência ao apodrecimento, mas não altera suas qualidades mecânicas. Daí ser indispensável, antes de tudo, selecionar as espécies a serem tratadas, de modo a possuírem um mínimo desejável de resistência mecânica. Como vimos, um bom índice dessa resistência é o peso específico, o que faz com que não seja conveniente o tratamento químico de madeiras com peso específico abaixo de 0,70 kg/dm

3, pois, provavelmente, o dormente seria inutilizado, em virtude de seu desgaste

mecânico, muito antes do apodrecimento. É recomendável, na obtenção de dormentes de madeira branca, destinados ao tratamento, conservar o máximo de alburno bem distribuído na seção transversal, pois esta é à parte do lenho mais permeável aos preservativos. O dormente ideal para tratamento é aquele que apresenta uma distribuição uniforme de alburno em todas as faces. Considerando que o cerne da maioria das espécies de árvores nacionais resiste à impregnação, os dormentes constituídos exclusivamente dessa parte do lenho são geralmente pouco indicados para a prática de preservação. Especificamos abaixo, seções típicas de dormentes, com indicação da possibilidade de impregnação.

Causas do Apodrecimento da Madeira Os principais agentes biológicos causadores da destruição da madeira são os fungos e alguns insetos.

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Os fungos constituem uma classe à parte, no reino vegetal; diferem dos demais por serem desprovidos de raízes, e da capacidade de fixar o carbono do ar (o que caracteriza as plantas superiores), são destituídos de clorofila e assim obrigados a viver ou parasitando os seres vivos ou à custa de matéria orgânica fisiologicamente morta. O ciclo evolutivo do fungo inicia-se através do “esporo”, verdadeira semente microscópica produzida pela frutificação do fungo e que, levada pelo vento, incidindo sobre uma peça de madeira em condições favoráveis (temperatura, umidade e ar), germina emitindo inicialmente um filamento, que se chama “hifa”. Este se ramifica, formando o “micélio” que constitui o corpo vegetativo do fungo. O fungo pode permanecer inativo durante alguns anos e depois recuperar sua vitalidade ao restabelecer as condições favoráveis já citadas. O desenvolvimento do “micélio” será mais vigoroso, quanto mais favorável forem as condições do meio, sendo suas exigências fundamentais:

— Material nutritivo — Umidade — Temperatura — Aeração (oxigênio)

Do mesmo modo como se pode constatar “a priori” a resistência mecânica da madeira, poder-se-á determinar previamente a sua resistência ao apodrecimento, colocando amostras da espécie a estudar, em leitos apropriados de apodrecimento. Outros agentes causadores da destruição da madeira são o cupim, a formiga e outros tipos de insetos já que os mesmos alimentam-se do material retirado da madeira. Tratamento Químico dos Dormentes de Madeira Para evitar a proliferação dos fungos e insetos, principalmente dos primeiros, teremos que agir sobre o alimento dos mesmos, já que não poderemos eliminar os outros fatores que a favorecem. Assim, o tratamento dos dormentes consiste em tornar tóxico aos fungos o alimento dos mesmos. Os anticépticos utilizados para esta finalidade podem ser divididos em:

— Preservativos oleosos — Preservativos hidrossolúveis

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a) Preservativos Oleosos Os principais são: — Creosoto: É um óleo obtido da destilação do alcatrão da hulha. A retenção de creosoto recomendada, pela especificação americana, é de 12,8 kg por m

3 de madeira. O creosoto possui moderada toxidez, devendo ser evitado seu contato

direto com a pele, olhos, bem como aspiração em ambiente fechado. Às vezes, para redução de custo do tratamento, usa-se o creosoto adicionando o petróleo bruto. — Pentaclorofenol: É um dos melhores preservativos para a madeira, tendo grande poder fungicida. É tóxico para todos os agentes biológicos destruidores da madeira, à exceção dos de origem marinha (teredo, por exemplo). É insolúvel na água, o que lhe dá excelente resistência à lixiviação (lavagem, pela água). É solúvel em óleos, como o óleo diesel, fuel-oil, etc. Recentemente, foi constatado que a adição de 2% de pentaclorofenol ao creosoto, aumenta substancialmente a eficiência do preservativo, sendo aconselhável para peças que apresentam grande percentagem de alburno. Este produto é altamente tóxico, não podendo ser ingerido, nem inalado, devendo ser evitado contato prolongado com a pele pois há necessidade de maiores cuidados em seu manuseio e uso de equipamentos de proteção (luvas, máscaras etc.). b) Preservativos Hidrossolúveis A maioria dos preservativos hidrossolúveis modernos contém em sua fórmula mais de uma substância química. O objetivo é a precipitação de um composto insolúvel na madeira, a partir da reação entre os componentes originais, composto esse que deve possuir toxidez contra os agentes de deterioração. Os preservativos hidrossolúveis mais usados são Boliden X-33, Sais Boliden, Iamalith e outros.

A Escolha do Preservativo Para os dormentes, que estão quase em contato direto com o solo e expostos diretamente às intempéries, o melhor tipo de tratamento é o oleoso (creosoto ou

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pentaclorofenol) e a escolha de um dos dois ficará condicionada à questão de preço. Entretanto, deve-se também, na escolha do preservativo, atentar para o fator resistência mecânica da madeira. Se o dormente é de ótima resistência mecânica e sob este aspecto protegido por uma boa fixação do trilho e dotado de placa de apoio bem dimensionada, poderá vir a ser substituído por apodrecimento. Neste caso, deve-se utilizar um preservativo mais eficiente. Mas, se a retirada do dormente se dará por desgaste mecânico, o ideal será adotar um tipo de tratamento mais econômico, mesmo que seja menos eficiente. Naturalmente que o ideal seria adotar um preservativo que proporcione uma vida útil do dormente igual ao período de vida útil permitido pela sua resistência mecânica. Como é sabido, para linhas de maior densidade de tráfego e trens pesados, os dormentes de madeira em geral são retirados da linha por desgaste mecânico, antes do seu apodrecimento. A AWPA só recomenda, para dormentes, o tratamento com creosoto, ou pentaclorofenol, em virtude das condições severas de lixiviação a que estão sujeitos. Estima-se a vida útil dos dormentes quanto ao apodrecimento em 30 ou 40 anos quando tratados com creosoto, 25 a 30 anos quando tratados com pentaclorofenol e 15 a 20 anos quando tratado com sais. Métodos de Tratamento dos Dormentes: a) imersão a frio; b) imersão a quente; c) pressão e vácuo. Só trataremos do terceiro método que é o único que dá resultados garantidos e tem os seguintes objetivos: - distribuir o preservativo na madeira de maneira tão uniforme quanto possível; - absorver uma quantidade suficiente do anticéptico, para garantia do tratamento. O método de pressão e vácuo compõe-se das seguintes fases:

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1º - Trabalhos preliminares: -Corte de madeira -Secagem -Furação e entalhação -Incisamento. 2º - Impregnação do preservativo, pelos dois processos: -Célula cheia -Célula vazia Tratamento com Pressão e Vácuo — Método da Célula Cheia É também chamado processo Bethel, e consta das seguintes fases: a) Introduzem-se os dormentes no cilindro da autoclave, o qual é fechado hermeticamente; b) Produz-se o vácuo na autoclave; c) Sem romper o vácuo, introduz-se o preservativo, enchendo completamente o cilindro; d) Uma vez enchido o cilindro, uma quantidade suplementar de anticéptico é injetada por uma bomba e a pressão atinge progressivamente de 8 a 12 kg/cm

2;

e) Diminui-se gradativamente a pressão e extrai-se do cilindro o que sobrou do preservativo; f) Faz-se novamente o vácuo, para retirar da madeira o excesso de anticéptico e assim poder retirar o mais cedo possível os dormentes do cilindro; g) É colocado o ar novamente, abre-se à autoclave e retiram-se os dormentes. A duração total do tratamento é de aproximadamente 3 horas. A característica do processo é a produção prévia do vácuo nas células da madeira, e depois o enchimento

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das mesmas por meio de pressão, daí o nome célula cheia. O vácuo máximo é de 620- 630 mm de mercúrio. Tratamento pelo Método da Célula Vazia Existem duas variantes deste método:

— Processo Rueping — Processo Lowry.

No processo Rueping, temos as seguintes fases: a) Os dormentes são introduzidos no cilindro e, em vez de se fazer o vácuo, como no processo anterior, os dormentes são submetidos a uma pressão de ar, variando com o tipo de madeira a tratar, de 4 a 5 kg/cm

2. Esta pressão tem por fim abrir os canais e

células da madeira, enchendo-as de ar comprimido. b) Com a pressão inicial, é injetado o preservativo que, no caso do creosoto, tornou se mais fluido, pelo aquecimento prévio (80º C). c) Comprime-se o preservativo a uma pressão que deve ultrapassar o dobro da anterior (10 a 12 kg/cm

2). Nesta fase, o ar que enche os canais da madeira é

fortemente comprimido, seu volume diminui e o preservativo penetra nos canais e células. A pressão é mantida por longo tempo para assegurar uma penetração completa do anticéptico. d) Volta-se à pressão atmosférica, é esvaziado o cilindro do excesso de preservativo. e) Faz-se o vácuo final, de modo a facilitar a exsudação do produto anticéptico. A ação desse vácuo é maior ou menor, segundo a dose de preservativo que se quer deixar na madeira. f) Readmite-se o ar, abre-se o cilindro e retiram-se os dormentes. Há uma considerável economia de preservativo neste processo, em comparação com o processo Bethel. No processo Lowry, o preservativo é injetado na madeira contra o ar já existente nas células, portanto, à pressão atmosférica. As demais fases deste processo são idênticas ao processo Rueping. A escolha de um destes três processos

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de preservação vai depender do tipo de preservativo a ser usado. No caso de preservativos hidrossolúveis é comum utilizar o processo célula cheia, enquanto que, no caso de preservativos oleosos (creosoto e pentaclorofenol) usa-se o processo de célula vazia, a fim de obter-se uma penetração tão completa e uniforme quanto possível, com menor retenção do preservativo. Custo do tratamento dos dormentes Estima-se de 60 a 100% o encarecimento do custo inicial do dormente, com o tratamento, o que se pode considerar satisfatório, tendo em vista o aumento de sua vida útil e a economia gerada ao se evitar os gastos com as operações de substituição dos dormentes num curto espaço de tempo. DORMENTES DE AÇO Foram imaginados diversos tipos de dormentes de aço, diferindo muitos deles por simples detalhes ou pela fixação dos trilhos. Em essência, consiste numa chapa laminada, em forma de U invertido, curvada em suas extremidades a fim de formar garras que se afundam no lastro e se opõem ao deslocamento transversal da via. O dormente metálico é relativamente leve (70 kg) e fácil de ser assentado. Entretanto, essa leveza condena-o para linhas de tráfego pesado. É barulhento e apresenta o inconveniente de ser bom condutor de eletricidade, e dificultar o isolamento de uma fila de trilhos em relação à outra, o que é necessário para os circuitos de sinalização. Além disso, apresenta maior rigidez e fixação do trilho mais difícil. Essa fixação, geralmente por meio de parafusos e castanha, está sujeita a se afrouxar, necessitando de permanentes cuidados. Os furos, para passagem dos parafusos, enfraquecem o dormente, podendo originar fissuras que, prolongadas, inutilizarão o dormente. Também a socaria, em virtude de sua forma, é mais difícil. Para sanar os inconvenientes dos furos para a passagem dos parafusos, foi adotado um tipo de dormente de aço, com chapa de nervuras soldada no local do patim do trilho, e fixação tipo GEO. Trata-se de um dormente mais moderno, de boa qualidade durabilidade, mas de preço elevado. Além das desvantagens apontadas para o dormente de aço, tem-se que atentar para as possibilidades siderúrgicas de cada país.

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Fixação comum nos dormentes de aço: parafusos e castanhas montadas em furação no próprio dormente.

Fixação alternativa nos dormentes de aço: chapa de nervuras soldada no dormente e fixação tipo GEO.

No Brasil, no momento, o dormente de aço seria de preço proibitivo em relação aos demais tipos (madeira e concreto) em virtude da questão do mercado de aço. Cumpre notar ainda que, no caso do dormente de aço com placa soldada, este só serviria para um determinado tipo de trilho, pois a placa tem a dimensão especial para cada perfil. Assim sendo, no caso de substituição dos trilhos por outro perfil diferente, os dormentes não serviriam.

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Seção transversal de um dormente de aço.

DORMENTES DE CONCRETO Em virtude da escassez de boas madeiras para dormentes, para evitar o desflorestamento e finalmente tendo em vista os inconvenientes apontados dos dormentes de aço, vários países passaram a estudar as possibilidades do emprego de dormentes de concreto armado. Os primeiros dormentes de concreto armado imitaram na sua concepção, a forma dos dormentes de madeira, constituída de um bloco de concreto, com seção constante. Os resultados não foram satisfatórios, pois os choques e vibrações produzidos pelas cargas dinâmicas dos veículos causavam trincas ou fissuras, apesar da armação metálica colocada para resistir aos esforços da tração. Essas fissuras degeneravam, freqüentemente, em verdadeiras rupturas, devido à grande rigidez desses dormentes. Essas trincas apareciam geralmente na parte média do dormente em conseqüência do apoio irregular sobre o lastro. Com efeito, se devido a uma instalação defeituosa, ou mesmo devido a recalques do lastro na região imediatamente abaixo dos trilhos, o dormente passa a se apoiar no lastro na parte média, terá que suportar momentos fletores extremamente elevados. Após experimentação em diversas estradas de ferro, principalmente na França, Alemanha, Bélgica e em outros países, surgiram os três tipos principais de dormentes de concreto:

— Concreto protendido — Misto (concreto e aço) — Polibloco.

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Dormentes de Concreto Protendido

Dormente em concreto protendido Os primeiros dormentes de concreto, mesmo protendidos, acabavam fissurando na parte média, provavelmente devido ao fator já apontado, de apoio no lastro na parte média.

Entretanto, com o progresso na tecnologia do concreto protendido e com a melhoria de seu desenho, com a face inferior mais alta na parte central, e com proteção reforçada, foram construídos já há alguns anos, principalmente na Alemanha, dormentes de concreto protendido de alta qualidade e que têm se portado satisfatoriamente nas linhas. Cite-se, por exemplo, o dormente Dywidag (Sistema Karig) tipo B-55, B-58 e B-70 fabricado na Alemanha. Trata-se de dormente reforçado, capaz de resistir a fortes impactos.

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Dormentes Mistos

O dormente misto, constituído de dois blocos ligados por uma barra metálica, surgiu na França, sendo o dormente Vagneux o protótipo do dormente misto moderno, o chamado dormente de concreto RS, projetado por Roger Soneville.

Bloco de concreto do dormente misto SNCF (Societé bloco de concreto do dormente misto Nationale de Chemins de Fer Françis).

Dormente Misto

O dormente RS é constituído de dois blocos de concreto armado, ligados por uma viga metálica; esta desempenha um papel preponderante, porque tem um comprimento quase igual ao total do dormente e constituem a robusta armadura principal dos blocos de concreto. Diz o autor desse tipo de dormente, patenteado em 1949: “O dormente RS pesa aproximadamente 180 kg; as armaduras dos blocos têm por função solidificar

Dormente misto

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estreitamente os blocos com a viga metálica e cintar o concreto em torno desta; contém apenas 7 kg de aço, além da viga; graças à elasticidade desta, o dormente de concreto RS não sente o esforço e os dois blocos de concreto, muito robustos, estão imunes à maioria dos esforços de flexão estática e flexão alternadas, aos quais é muito difícil de resistir com os dormentes de concreto protendido.”

Detalhe da fixação em dormente misto Os dormentes RS são os únicos que já suportaram um tráfego excessivo em toneladas, nas piores condições — juntas em mau estado — sem apresentarem qualquer fissura ou sinal de fadiga. A elasticidade do dormente RS é obtida da maneira mais simples e mais segura possível, utilizando a viga de aço de trilhos. A resistência transversal é 40% superior à da linha clássica sobre dormentes de madeira, cujos tirefonds estejam solidamente apertados. É notável verificar que, graças a essa nova técnica, pode-se dar à linha, duas qualidades primordiais, e aparentemente contraditórias: a resistência e a elasticidade. No dormente RS, a fixação do trilho, ao invés de utilizar parafuso preso ao concreto, é feita por meio de um parafuso ancorado na viga metálica, introduzidos em furos deixados nos blocos de concreto, e um grampo de aço doce, que aperta o patim do trilho. Esse grampo torna a fixação elástica; além disso, entre a sapata do trilho e o dormente, coloca-se uma almofada de borracha ranhurada, o que aumenta a elasticidade da via. Esse tipo de fixação, patenteado pela SNCF, é chamado fixação duplamente elástica RN.

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Dormente Polibloco O principal dormente polibloco é o chamado FB, projetado por Franki-Bagon, engenheiro das ferrovias belgas. O dormente FB é constituído de dois blocos de extremidade de concreto armado e uma peça intermediária, de concreto (viga), fazendo-se a união das três peças com fios de aço, com elevado limite elástico, tendido e ancorado nas extremidades.

Dormente polibloco. Para evitar a destruição do concreto na superfície de contato dos blocos, e para dar à esse dormente certa flexibilidade, foram intercaladas plaquetas de material elástico especial (pag-wood) nos dois pontos de ligação dos blocos laterais com o intermediário. Segundo o seu autor, a concepção do dormente elástico FB foi norteada pela idéia de obter um dormente de concreto com as mesmas características de deformabilidade do de madeira, o que constitui uma garantia tanto para os dormentes, como para o material rodante. Em resumo, o dormente FB, não devia alterar o caráter elástico da via permanente. É ainda o seu autor que afirma: “é de notar que o dormente FB não pode ser assemelhado a um dormente protendido; trata-se apenas de uma reunião por tensão. Esta tensão é de 15 toneladas. O dormente FB pode ser empregado com os sistemas de fixação elástica, por meio de parafuso fixado ao concreto e uma castanha” que se aperta contra o patim do trilho, através de uma porca. A Fixação dos Trilhos nos Dormentes de Concreto Um dos fatores primordiais para o bom êxito de um dormente de concreto é a fixação do trilho ao mesmo. Essa fixação não poderá ser rígida, a fim de não destruir o concreto nos seus pontos de contato. Nos tipos modernos de fixação, utiliza-se uma placa, fixada ao dormente por meio de parafusos ou tirefonds. Neste Último caso, deixa-se no concreto uma armação metálica, na qual vai aparafusado o tirefond.

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A fixação do trilho na placa é feita por meio de castanha e porca, interpondo-se entre esses dois últimos elementos uma arruela. Existe ainda a fixação moderna “Pandrol” usada nas ferrovias britânicas, do tipo elástica e que tem dado resultados satisfatórios. Conforme vimos, o dormente RS tem sua fixação própria, patenteada, a RN, que tem dado bons resultados.

Fixação por parafuso Fixação por castanha em dormente de concreto Fixações elásticas: parafuso fixo ao concreto e castanhas apertadas ao patim com portas.

Parafuso, castanha, arruela e porca Fixação Pandrol

As Vantagens e Desvantagens do Dormente de Concreto As principais vantagens do dormente de concreto são: maior estabilidade que dá à via, economia de lastro, pouca sensibilidade aos agentes atmosféricos e maior durabilidade. Suas desvantagens são: maior dificuldade no manejo, por ser mais pesado e dar maior rigidez à via do que no caso de dormente de madeira. Quanto ao peso, entretanto, é fator favorável, pois aumenta a resistência transversal da via, o que é altamente desejável para as linhas com trilhos longos soldados.

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Cumpre assinalar, também que o dormente de concreto só poderá ser empregado em linhas de padrão elevado, onde raramente se dá um descarrilamento, pois este inutiliza o dormente em virtude do impacto das rodas, principalmente no caso de dormente misto. Para diminuir esse inconveniente, foi projetado o dormente alemão de concreto protendido, com a sua parte central reforçada. Naturalmente não se poderia pensar no emprego de dormentes de concreto em linhas de baixo padrão, com desnivelamentos freqüentes, não só devido à deficiência da superestrutura da via, como também devido á instabilidade da plataforma (aterros sem compactação e sem drenagem). Nessas linhas, a freqüência dos descarrilamentos acarretaria grandes despesas com a reposição dos dormentes avariados.

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Trilhos e Acessórios O trilho, elemento da superestrutura que constitui a superfície de rolamento para as rodas dos veículos ferroviários, vem sofrendo uma evo1ução permanente, desde os primórdios das estradas de ferro, até os dias atuais, com o grande desenvolvimento da tecnologia do aço. A forma e o comprimento evoluíram gradativamente, até atingirem os perfis modernos de grande seção e também de peso, para permitir as pesadas cargas por eixo dos trens modernos. Desde o início da era comercial das estradas de ferro, pensou-se em dar ao trilho a forma de duplo T, a mais econômica para as peças sujeitas à flexão. Tendo em vista o grande desgaste a que está sujeito o trilho, deu-se às duas mesas uma espessura considerável, para permitir o seu uso, mesmo depois de apreciável desgaste. Esses estudos levaram Robert Stephenson, em 1838, a criar o trilho chamado de duas cabeças.

Trilho de duas cabeças Devido, sobretudo às dificuldades de fixação desse trilho ao dormente, este foi abandonado e substituído pelo tipo idealizado pelo engenheiro inglês Vignole, passando a ser denominado tipo Vignole. O trilho tipo Vignole é composto de três elementos: boleto (cabeça), alma e patim, este último é a parte que se assenta no dormente diretamente ou através de uma placa de apoio de aço. Nos transportes urbanos por ferrocarris (bondes) é/ era usado o chamado trilho de fenda cuja forma tem a finalidade de permitir que a rua possa encostar-se aos trilhos, sem danificar o pavimento. Os frisos das rodas correm no canal existente na cabeça do trilho.

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A manutenção básica dos trilhos consiste no reperfilamento do boleto através de máquina esmerilhadora especial quando este apresenta sua geometria original deformada pelo desgaste.

Perfis de Trilho Vignole Composição do Aço para Trilhos Para exercer a sua função de superfície de rolamento e suporte das cargas transportadas pelos veículos, é necessário que o trilho tenha dureza, tenacidade, elasticidade e resistência à flexão. Entre todos os materiais, é o aço o que oferece as melhores vantagens para o emprego na fabricação dos trilhos. Os principais componentes do aço e sua influência nas características fundamentais do mesmo são: a) Ferro — aproximadamente 98% da composição do trilho é o ferro, constituindo pois o elemento básico do aço, dando-lhe suas principais qualidades. b) Carbono — o carbono proporciona maior dureza ao aço, mas à medida que aumenta a sua porcentagem, este pode se tornar quebradiço, principalmente se não for reduzida à percentagem de fósforo. c) Manganês — este metal aumenta a dureza do aço, entretanto, uma elevada percentagem torna o aço difícil de trabalhar e se também é elevada a percentagem de carbono, pode produzir fragilidade. O manganês encarece muito o preço do aço, sendo empregado nos trilhos de aço-liga, conforme veremos a seguir e sobretudo em peças especiais — principalmente nos “aparelhos de mudança de via”. d) Silício — este elemento, durante algum tempo, foi considerado inerte no aço. Atualmente, sabe-se que ele aumenta a resistência à ruptura, sem sacrificar a ductilidade ou tenacidade, nas percentagens em que entra na composição do aço.

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e) Fósforo — é um elemento indesejável, pois torna o aço quebradiço; entretanto, esta ação diminui a intensidade à medida que decresce o teor de carbono. f) Enxofre – é um elemento indesejável. Combina-se com o ferro, tirando suas principais qualidades formando as chamadas “segregações”. Especificações e Ensaios para Recebimento de Trilhos As principais especificações para recebimento dos trilhos são as da UIC (União Internacional das Estradas de Ferro), companhia européia, e da ASTM (American Society for Testing Materials) e AREA (American Railway Engineering Association). Essas especificações indicam os ensaios a serem feitos no ato do recebimento dos trilhos e são cada vez mais rigorosas, acompanhando a evolução da tecnologia de fabricação de aço. No Brasil, os trilhos fabricados pela CSN, em Volta Redonda, obedecem às especificações da ASTM e AREA. Descreveremos sucintamente as mencionadas especificações: a) Os trilhos são fabricados nos comprimentos padrão de 10, 12 ou 18 m. São fixadas as tolerâncias nos comprimentos dos trilhos, no peso e nas dimensões de seção transversal. A tolerância no comprimento é geralmente de ± 3 mm e nas dimensões da seção transversal 0,5 mm. Permite-se também uma tolerância de 2% na pesagem de cada lote de 50 trilhos, desde que na totalidade da encomenda a tolerância não ultrapasse 1%; b) prova de choque; c) ensaio de tração; d) ensaio de resiliência; e) ensaio de dureza Brinell; f) ensaio micrográfico; g) ensaio macrográfico; h) composição química;

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i) ensaio de entalhe e fratura. Cabe lembrar que os trilhos recebem as seguintes especificações TR25, TR32, TR37, TR45, TR57 e TR68, sendo que o número designa o número de quilogramas por metro.

A Seção Transversal dos Trilhos Os perfis da cabeça do trilho e do aro da roda foram estudados de modo a realizar as melhores condições de rolamento e assegurar, da melhor maneira, a função do friso de “guiar” a roda. O trilho é colocado inclinado de 1:20 sobre a vertical e oferece uma superfície de rolamento levemente “boleada”, reduzindo o desgaste do trilho e do aro. O ângulo â do friso da roda é geralmente de 60º, pois constata-se que se β>60º há mais facilidade da roda subir nas juntas se houver discordância no alinhamento das pontas dos trilhos e seβ<60º, facilita se a subida nos trilhos, provocando o descarrilamento.

Detalhe do contato roda/trilhos

Relações entre as Dimensões da Seção Transversal dos Trilhos Conforme já foi explicado anteriormente, procurou-se dar ao trilho a forma de duplo “T”, por ser a mais conveniente, em vista do trabalho que o mesmo desempenha na via. Entretanto, para torná-lo mais apto a resistir a esse trabalho de modo econômico, deve-se estudar a sua seção de modo a se ter a melhor distribuição da massa entre suas três partes: cabeça (boleto), alma e patim. O boleto do trilho está sujeito a desgaste lateral e verticalmente; sua largura “c” e sua altura “e” são estabelecidas para atender do melhor modo ao trabalho a que está sujeita aquela parte do trilho. O desgaste lateral, como sabemos, é mais acentuado nas curvas. A altura e do boleto deve ser superior ao exigido pelas condições de

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segurança, a fim de atender ao desgaste, que pode atingir até 15 mm em vias principais e 12 mm em vias secundárias. A largura do boleto deve guardar com sua altura uma relação tal que o desgaste lateral não obrigue a substituição do trilho antes que o mesmo tenha atingido o limite de desgaste vertical. A relação c/e é de aproximadamente 1,6 a 1,8. A altura h deve ser estudada, de modo a que o trilho possa suportar elasticamente as cargas, mesmo depois de desaparecer a parte do boleto que se desgastou. A quantidade de metal do perfil deve ser tal, que o desgaste do boleto seja atingido ao mesmo tempo em que o desgaste por oxidação das outras partes, alma e patim. A relação entre a altura do trilho h e a largura do patim /,também é importante, porque o trilho está sujeito a um esforço vertical P e a um esforço lateral F

t e este último

provocam um momento de reviramento do trilho Ft . h, que é combatido, além do

momento resistente devido à fixação do trilho, pelo momento P l/2 (tomando-se os momentos em relação à extremidade do patim). A relação ideal h/l, está entre l e l,l. Todos os perfis do ASCE têm h/l = 1. Para maior facilidade de laminação e evitar defeitos devidos ao desigual resfriamento das diversas partes dos trilhos, esforça-se por realizar uma distribuição de metal, tão uniforme quanto possível, entre suas diversas partes.

Em geral, têm-se:

Cabeça - 40 a 42%

Alma - 22 a 18%

Patim - 38 a 40%.

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Durabilidade dos Trilhos – Limite de Uso Uma questão que sempre preocupa os engenheiros ferroviários é a referente ao limite de uso dos trilhos, isto é, saber-se até que limite pode ser permitido o desgaste dos trilhos, sem afetar a segurança da circulação. É um assunto de grande importância, pois vem afetar muito de perto a economia da exploração ferroviária, tendo em vista o custo desse material, somando ao custo de sua substituição. Varias indicações têm sido adotadas para se fixar esse limite. Algumas estradas de ferro admitem o limite de 12mm de desgaste vertical do boleto para linhas principais e de 15 a 20mm para linhas secundárias. Para o desgaste lateral do boleto, admitem que o ângulo de desgaste possa atingir de 32 a 34º. Este ângulo é medido a partir da extremidade A do boleto. A perda de peso admitida é de 10% para trilhos até 45kg/m e de 15 a 20% para trilhos mais pesados. De um modo geral, é a aceita como limite de desgaste uma perda de 25% da área do boleto, ou seja, um quarto do boleto.

Ângulo de desgaste lateral de um trilho (32º a 34º)

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Denomina-se bitola a distância entre as faces internas das duas filas de trilhos, medida a 16 mm abaixo do plano de rodagem (plano constituído pela face superior dos trilhos). Por uma conferência internacional em 1907, ficou oficialmente adotada como “bitola internacional” a bitola de 1,435m. Na atualidade é a adotada pela maioria dos países, apesar de continuarem existindo outras bitolas. Não há justificativa de ordem técnica para adoção da bitola de 1,435m. Tudo indica ter sido a mesma utilizada nos primeiros trechos ferroviários (Stokton a Darlington e Liverpool a Manchester) porque as “diligências” da época tinham entre as rodas a distância de 4’8’’ ½ , o que corresponde a 1,435m; foi, pois, por simples analogia que se adotou essa bitola. Outras estradas de ferro, construídas posteriormente, imitaram a adoção dessa bitola, tanto na Inglaterra como em outros países.

Bitola: distância de um trilho a outro.

Além da bitola internacional, são usadas, também, as seguintes bitolas: Itália França Espanha

1,445 m 1,440 m 1,670 m

Portugal Argentina e Chile Rússia

1,665 m 1,676 m 1,523 m

Bitolas

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Nesses países existem também outras bitolas diferentes, como a de 1,00 m, chamada “bitola estreita”. No Brasil, pelo plano nacional de Viação a “bitola padrão” é de 1,60 m, chamada “bitola larga”. Existem, entretanto, outras bitolas menores.

Discussão sobre a Bitola A bitola é uma característica fundamental tanto do traçado como da exploração ferroviária. Só um profundo estudo técnico e econômico permitirá, em cada caso, chegar-se à solução mais conveniente. A seguir temos um estudo das vantagens e desvantagens da bitola de metro, o que também permitirá tirar conclusões sobre a bitola larga (1,60 m). As principais vantagens da bitola de metro são:

• Curvas de menor raio;

• Menor largura da plataforma, terraplenos e obras;

• Economia de lastro, dormente e trilhos;

• Material rodante mais barato;

• Menor resistência à tração;

• Economia nas obras de arte.

Bitola de 1,60 m

Bitola de 1,435 m

Bitola de 1,00 m

Bitola de 0,76 m

Bitola de 0,60 m

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As desvantagens podem ser descritas por:

• Menor capacidade de tráfego;

• Menor velocidade;

• Necessidade de baldeação nos entroncamentos com outras bitolas. Essas vantagens e desvantagens têm caráter relativo. Quanto à “capacidade de tráfego”, por exemplo, vemos hoje estradas de ferro de bitola de metro, executando trabalho superior ao de muitas ferrovias de bitola larga. A capacidade de transporte (maiores tonelagens por trem), mesmo na bitola larga, fica limitada pela capacidade dos vagões e principalmente dos trilhos, pois existe uma carga máxima por roda, em função do diâmetro desta, que o trilho pode suportar, para que a tensão no contato roda trilho não ultrapasse um valor compatível com a resistência do trilho. Atendendo a este fator e para tirar o maior proveito possível de uma bitola larga (1,60m por exemplo) seria necessário otimizar as dimensões dos vagões, procurando aumentar, se possível, a relação lotação/peso total. Comparemos dois vagões para minério das bitolas 1,60 m e 1,00 m: Verifica se, pelo confronto abaixo, que há melhor aproveitamento na bitola de metro. Por outro lado, o custo inicial na Estrada de Ferro em bitola larga é, sem dúvida, bem superior ao da bitola de metro. Como vemos, a escolha da bitola é, até o momento, um assunto polêmico.

Bitola de 1,60 m

Lotação

95 t

Tara

24 t

Total

119 t

Bitola de 1,00 m

Lotação

74 t

Tara

16 t

Total

90 t

Via Permanente

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Via Permanente

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Sabemos que os trilhos são obtidos por unidade cujo comprimento é limitado podendo ser de 10, 12 ou 18m e que na montagem dos mesmos na via permanente é necessário fazer a junção do topo de um trilho com o topo do outro. Esta junção pode ser executada de duas maneiras: através do uso da tala de junção ou por soldagem, passando o trilho a ser chamado t.l.s. (trilho longo soldado). Há dois processos de soldagem utilizados para a produção do t.l.s.: aluminotérmico e de caldeamento. Vejamos alguns detalhes sobre estes dois processos. Processo Aluminotérmico O processo de solda aluminotérmica utiliza a propriedade do alumínio de reagir com óxidos metálicos e liberar metal puro e grande quantidade de calor segundo uma reação química exotérmica. O material dessa solda consiste em uma mistura de óxido de ferro com grãos de alumínio e outros elementos compatíveis com a composição dos trilhos a serem soldados. Quando esta mistura é fundida, temos a sua transformação em aço de alta qualidade que é usado para unir os trilhos. Os equipamentos básicos para execução dessa solda são fósforo pirotécnico, cadinho e forma. O fósforo pirotécnico é um fósforo especial que, quando aceso, oferece uma temperatura que pode variar de 800ºC a 1.300ºC. Esta temperatura dá início à reação exotérmica da mistura que chega a 2.500ºC. O cadinho é, por assim dizer, um recipiente refratário que contém a mistura, montado em um tripé sobre a forma, que é o local para onde será corrido o aço fundido. A forma é um dispositivo que contém e modela a solda fundida até seu endurecimento. Este dispositivo fica instalado nas pontas dos trilhos. A seguir temos uma ilustração do processo de soldagem aluminotérmica.

Solda Aluminotérmica e Solda por Caldeamento

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Ilustração do cadinho Processo de Caldeamento Neste processo os topos dos trilhos a serem soldados são aquecidos por resistência elétrica até atingirem uma temperatura próxima daquela de fusão, ao mesmo tempo em que um atuador pressiona os topos dos trilhos um contra o outro, repetidas vezes até que os dois trilhos sejam unidos através de pressão, havendo a soldagem da estrutura de um na do outro. Este processo tem a vantagem de ser todo automático, executado por máquina fixa em estaleiro e independendo de perícia por parte do operador. Após a operação de solda propriamente dita, é feito seu tratamento térmico seguido de acabamento por esmerilhamento. O carregamento das barras é feito utilizando-se uma estrutura com roletes, na qual os trilhos correm para serem carregados em vagões previamente preparados.

Solda Aluminotérmica Solda por Caldeamento

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Lubrificadores de Trilhos Os lubrificadores de trilhos são aparelhos utilizados pela ferrovia com o objetivo de diminuir o desgaste tanto dos trilhos como dos flanges (frisos) das rodas do material rodante. Estes aparelhos têm atuação especialmente nas curvas e são reguláveis para permitir uma dosagem de graxa adequada e suficiente. Seu princípio de funcionamento é simples: um pedal comandado pelas rodas dos trens aciona uma bomba situada num reservatório de graxa e envia a graxa, por meio de mangueiras, a duas barras especiais localizadas ao longo dos trilhos a serem protegidos contra o desgaste. Essas barras de distribuição de graxa são presas nos trilhos e dispõem de furos onde a graxa emerge aderindo ao friso da roda no momento em que a roda passa sobre as barras. Com o deslocar da roda, essa graxa é distribuída ao longo da parte lateral do boleto do trilho. Os resultados esperados são basicamente três: a) que haja um aumento da vida útil dos trilhos externos das curvas e das rodas das composições circulantes; b) que o consumo de graxa não ultrapasse a quantidade de 0,5 kg por lubrificador por dia; c) que não ocorra a injeção excessiva de graxa no boleto do trilho e no flange da roda, para não prejudicar a tração e a frenagem. As especificações para o emprego dos lubrificadores de trilhos são: - devem ser colocados nas retas que antecederem as curvas a serem lubrificadas; - não serem utilizados nas regiões de frenagens ou acelerações, principalmente nas entradas e saídas de estações onde poderá haver deslizamento na hora da frenagem ou patinagem na hora da aceleração;

Acessórios dos Trilhos

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- empregar uma quantidade maior de lubrificadores injetando um mínimo de graxa, pois isso é melhor que reduzir a quantidade de lubrificadores instalados e aumentar a quantidade de graxa injetada por aparelho. Talas de Junção Como vimos, os trilhos são fabricados, geralmente, nas dimensões de 10, 12 ou 18 metros. Os trilhos de maior comprimento trariam dificuldades, não só na laminação como nos transportes dentro das usinas e destas aos pontos de embarque. Para estabelecer a continuidade dos trilhos, são colocadas nas pontas das mesmas duas peças de aço, chamadas talas de junção, posicionadas de um e outro lado do trilho e apertadas pelos parafusos contra a parte inferior do boleto e a parte superior do patim. Existem dois tipos principais de talas de junção: a lisa ou nervurada, e a “em cantoneira”.

Tala de junção lisa ou nervurada As talas em cantoneira ou a nervurada têm o objetivo de oferecer maior inércia, deformando-se com mais dificuldade. Existem talas com quatro furos e talas com seis furos. Estas últimas dão uma junta mais firme e adaptam-se melhor à curvatura nas curvas. Tal como se dá com os trilhos, a forma e as dimensões das talas podem variar dentro de certos limites e geralmente são padronizadas pelas “associações técnicas” ou mesmo pelas estradas de ferro, e de acordo com os tipos de trilhos.

Tala de junção em cantoneira

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No Brasil, as talas de junção fabricadas pela Usina de Volta Redonda da Companhia Siderúrgica Nacional obedecem às especificações americanas da ASCE (American Society Civil Engineering) e AREA (American Railway Engineers Association) são designados convencionalmente por TJ 25, TJ 32, TJ 37, TJ 45, TJ 57 e TJ 68, sendo que os números indicam os tipos de trilhos. As talas de junção são fabricadas por laminação à quente de tarugos de forma retangular, numa série de cilindros, até atingir a forma de seção projetada. Como no caso dos trilhos, são fixadas as percentagens de carbono e outros componentes do aço. São retirados da barra laminada corpos de prova para os ensaios de tração e dobramento. Neste último ensaio o corpo de prova deve resistir a um dobramento a frio, até 180º, sem apresentar trincas na parte externa da porção dobrada. Os ensaios de tração e um de dobramento devem ser feito para cada corrida. Parafusos Os parafusos que apertam as talas de junção contra as pontas dos trilhos são parafusos comuns com porcas, tendo próximo à cabeça uma “gola” oval, que se encaixa na tala e tem por objetivo evitar que o parafuso gire ao ser apertado pela porca sem ser necessário segurá-lo. A porca é apertada por uma chave de comprimento suficiente, para que o operário possa trabalhar de pé. O comprimento da chave é, entretanto, limitado, para que o torque não “espane” a rosca do parafuso. O diâmetro do parafuso varia conforme o tipo do trilho. Arruelas Para impedir que o parafuso se afrouxe com a trepidação na passagem dos trens, deve-se colocar entre a tala e a porca do parafuso uma arruela, que dará maior pressão à porca. A arruela mais usada é a do tipo Grower. A arruela tipo Grower absorve vibrações e, mesmo quando se dá um ligeiro afrouxamento da porca, mantém o aperto desejado.

Arruela de pressão simples

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Placas de Apoio Para aumentar a área de apoio do trilho no dormente, introduz-se entre este e aquele, uma chapa de aço, com os furos necessários à passagem dos elementos de fixação do trilho ao dormente. Esta “placa de apoio” prolonga a vida do dormente, pois além de proporcionar uma melhor distribuição de carga sobre o mesmo, evita a tendência do patim do trilho de cortar o dormente, nas arestas externas do patim. Além disso, a placa tem nervuras, onde se encosta o patim, de tal modo que o esforço transversal à via é transmitido a toda a pregação pela placa de apoio. No caso da ausência da placa, só a pregação externa suportaria o esforço transversal. A placa de apoio tem geralmente a inclinação de 1:20 para o lado de dentro dos trilhos, sendo esta dispensada, então, na entalhação do dormente.

Placa de apoio Essa inclinação faz-se necessária para que o trilho fique inclinado do mesmo modo que o aro das rodas, que tem conicidade de 1:20. As dimensões da placa de apoio variam com a largura do patim do trilho e com o peso do material rodante. Existem especificações como as da ASTM (American Society for Testing Materials), que são obedecidas pela usina de Volta Redonda, da Companhia Siderúrgica Nacional (ver catálogo da CSN). As placas de apoio fabricadas pela CSN recebem as designações de PA 25, PA 32, PA 37, PA 45 e PA 57, conforme o tipo de trilho correspondente. Acessórios de Fixação Esses acessórios são os elementos necessários à fixação do trilho ao dormente ou à placa de apoio do trilho. Quando tratamos dos dormentes de aço e de concreto, estudamos alguns tipos de fixação. Vejamos, agora, os tipos de fixação, principalmente para os dormentes de madeira. Inicialmente, podem ser divididos os tipos de fixação em rígidas e flexíveis. Estas últimas se diferenciam das primeiras por terem a

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propriedade de absorver choques e vibrações, por meio de um ou mais elementos flexíveis e por se comportarem melhor do que as fixações rígidas. Fixações Rígidas Como exemplo de fixações rígidas, temos o prego de linha (ou grampo de linha) e o tirefond: a) O prego de linha ou grampo de linha constitui o tipo mais comum de fixação do trilho. É geralmente de seção retangular, terminado em cunha e cravado a golpes de marreta, em furo previamente preparado, cujo diâmetro deve ser ligeiramente menor que o diâmetro do círculo circunscrito à seção do prego, a fim de dar a necessária pressão no dormente. A cabeça do prego ou grampo de linha prego de linha apresenta uma saliência, que se apóia no patim do trilho e tem na parte inferior a mesma inclinação do patim. No sentido perpendicular à saliência acima mencionada, o prego dispõe de duas “orelhas” para permitir a sua retirada, por meio de “alavanca pé-de-cabra”. O prego é o menos eficiente dos tipos de fixação, pois funcionando como “cunha” na madeira, cria a tendência de rachar o dormente. Além disso, oferece pouca resistência à retirada (aproximadamente 2.200 kg) e em determinadas madeiras, com fibras lisas, o prego costuma subir, deixando uma folga entre ele e o patim do trilho.

Prego de linha Tirefond b) O tirefond é uma espécie de parafuso de “rosca soberba”, em cuja cabeça se pode adaptar uma chave especial ou o cabeçote da máquina “tirefonadora”, por meio da qual se aparafusa o tirefond na madeira, no furo previamente preparado. A cabeça do tirefond tem uma base alargada, em forma de aba de chapéu, que na face inferior tem a mesma inclinação do patim do trilho, de modo a adaptar-se ao mesmo. O tirefond é um tipo de fixação superior ao prego, pois sendo aparafusado, fica mais solidário com a madeira do dormente, sacrifica menos as fibras desta e oferece uma resistência à retirada bem superior (aproximadamente 7 000 kg). O furo do dormente fica hermeticamente fechado pelo tirefond impedindo a entrada de água, o que nem sempre acontece com o prego.

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Para um melhor aproveitamento do dormente, é recomendável se fazer a “pregação cruzada”, que consiste em colocar os pregos ou tirefonds deslocados do centro do dormente, em posições desencontradas (interna e externamente no mesmo trilho) a fim de permitir nova pregação, em posição simétrica, quando a primeira se afrouxar.

Modelo de pregação cruzada Fixações Elásticas Existem diversos tipos de fixações elásticas cuja eficiência é muito superior à das fixações rígidas já citadas. As principais são: a) Fixação tipo K ou GEO É um dos melhores tipos de fixação. Consiste em uma placa de aço fixada ao dormente por meio de tirefonds e composta de nervuras, nas quais se encaixam as cabeças dos parafusos, que apertam uma castanha contra o patim do trilho. Entre a castanha e as porcas dos parafusos são colocadas uma ou mais arruelas, o que torna a fixação elástica.

Fixação tipo K ou GEO

Grampo elástico duplo

Fixação com grampo elástico duplo

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c) Grampo elástico simples (Elastic Rail Spike) É um tipo de grampo fabricado com aço de mola, tendo uma haste que penetra na madeira, de seção quadrada e a parte superior formando uma mola que fixa o patim do trilho, tensionando-o, após os últimos golpes do malho. A parte superior, tensionada, oferece uma pressão de aproximadamente 400 quilos sobre o patim. Essa pressão é suficiente para impedir os deslocamentos longitudinais do trilho, funcionando, pois, como “retensor”.

Grampo elástico simples d) Fixação Pandrol É um tipo de fixação moderna, fabricada na Inglaterra e que consiste em um grampo fabricado com aço de mola, temperado e revestido. Esse grampo se encaixa nos furos da placa de apoio de tipo especial.

Pandrol

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Placa de apoio para fixação elástica tipo Deenick

Retensores de Trilho Para impedir o deslocamento dos trilhos no sentido longitudinal, utiliza-se um acessório denominado retensor, que tem por finalidade transferir aos dormentes o esforço longitudinal que tende a deslocar o trilho. Para tanto, o retensor, que é preso ao patim do trilho por pressão, fica encostado à face vertical do dormente, transmitindo a este os esforços longitudinais. Estando o dormente engastado no lastro, a sua movimentação fica impedida. O tipo de retensor mais eficiente é o FAIR, colocado sob pressão no patim do trilho, conforme mostram as figuras. O retensor FAIR apresenta-se sob duas formas semelhantes: o Fair T e o Fair V, diferindo apenas na forma da peça: o tipo Fair V é de seção quadrada e a parte que fica abaixo do patim do trilho se assemelha a um V.

Retensor FAIR V Retensor Fair T

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Retensor fair T Clip elástico em dormente de concreto O retensor Fair T tem a parte que fica abaixo do patim e adjacente à mesma reta, mas a seção transversal da peça forma um T. De um modo geral, pode-se afirmar que as fixações elásticas praticamente impedem o deslocamento longitudinal dos trilhos, na passagem dos trens e nesse caso o retensor apenas complementa o retensionamento da pregação.

Nas fixações rígidas, entretanto, é indispensável contar com a ação dos retensores. Um bom retensor deve satisfazer aos seguintes requisitos: a) ter um poder de retensão superior à resistência ao deslocamento do dormente no lastro. b) deve ter eficiência em aplicações sucessivas, isto é, permitir várias reaplicações sem perder o poder de retensão. c) deve ser constituído de uma única peça. d) deve ser de fácil aplicação. Existem especificações a serem obedecidas no recebimento desse acessório fazendo-se testes mecânicos de laboratório, para comprovar sua qualidade quanto ao material (aço) e quanto ao poder de retensão em aplicações sucessivas.

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Giradores

Esses aparelhos não só permitem mudar o sentido da marcha das locomotivas, como também mudar os veículos de linha, principalmente em áreas restritas como nas oficinas, postos de revisão, pátios etc. Consistem em um poço, dentro do qual é instalada uma estrutura, semelhante a uma ponte em treliça, apoiada em um pivot central, que permite sua rotação, manual ou mecânica, com o veículo sobre a mesma, que poderá tomar a direção que se desejar. Desse modo, pode-se colocá-lo na direção de cada uma das diversas linhas que convergem para o girador ou então mudar o sentido da marcha da locomotiva.

Vista lateral e superior de um girador

Equipamentos Complementares

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Carretões Os carretões permitem também a passagem de uma linha para outra, dentro das oficinas de reparações de veículos ferroviários. Neste caso, as linhas são dispostas paralelamente, de um lado e outro do carretão, que nada mais é que uma prancha de grandes dimensões, dotada de rodas, que corre sobre trilhos, dispostos longitudi-nalmente em relação às diversas linhas onde estão os veículos. Para passar um veículo de uma linha para outra, a fim de ser submetido a diferentes reparações, este é empurrado para cima do carretão, que é movimentado até ficar em frente à linha onde será desviado o veículo. Pela figura entende-se melhor o funcionamento do carretão.

Ilustração de um carretão Pára-Choques de Via São peças de trilhos curvados que são ligados por uma peça de madeira aparafusada aos mesmos, no centro da qual as adapta uma mola. Servem para ser colocadas nas extremidades dos desvios mortos (desvio que só dá saída para um lado) evitando o descarrilamento dos veículos na ponta do desvio. Existem também peças de ferro fundido, com a forma da circunferência da roda, que se aparafusam nos trilhos e substituem o tipo pára-choque acima explicado.

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Macacos e Encarriladoras Na ocorrência de um acidente ferroviário com descarrilamento de locomotivas, carros de passageiros e/ou vagões, é necessário o emprego de macacos e encarriladoras para trazê-los de volta aos trilhos. Há diversos tipos de macacos empregados no recarrilamento de composições. Assim como muitas são as situações de descarrilamento, muitos são os tipos de macacos possíveis de serem empregados nessas operações. Os mais comuns são os hidráulicos e os mecânicos, como ilustram as fotos ao lado.

As encarriladoras são dispositivos que servem para trazer um veículo ferroviário descarrilado de volta à linha quando este não se afastou muito ou quando ainda se pode rodá-lo após o acidente. Apóiam-se sobre os dormentes e se fixam aos trilhos, guiando as rodas, sendo utilizadas em pares. Chaves Falsas As chaves falsas são dispositivos de segurança instalados na via permanente e servem para causar o descarrilamento de veículos ferroviários caso estes encontrem se desgovernados. Desse modo, evitam-se conseqüências mais graves em uma situação como essa chave falsa: descarrilamento à esquerda.

Macaco mecânico Macaco hidráulico Fixação por tirefonds, pregos ou correntes

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Contratrilhos São trilhos ou peças laminadas que são colocadas na parte interna da via, junto aos trilhos normais, e que podem ter uma das seguintes finalidades: impedir o descarrilamento das rodas ou conduzir as rodas, no caso de um descarrilamento, de modo a afastar o veículo do local, onde podem haver obras de arte (pontes, túneis, etc.). Os contratrilhos são colocados especialmente em pontes, em pontilhões, em “passagens de nível” e também são usados nos aparelhos de mudança de via (AMV´s).

Contra trilhos, trilhos e rodeiro

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A existência de curva no traçado ferroviário acarreta problemas para a circulação dos trens, e devem ser estudadas para que a via seja estabelecida de modo a proporcionar as melhores condições possíveis de segurança e conforto na circulação. Sabemos da mecânica, que todo corpo ao percorrer uma trajetória curva está sujeito a uma força, chamada centrífuga. No caso de um veículo percorrendo uma trajetória circular de raio R, o mesmo estaria sujeito a uma força centrífuga. Em uma via ferroviária estabelecida num plano horizontal, a força centrífuga deslocará o veículo no sentido do trilho externo, provocando neste um forte atrito através dos frisos das rodas. Se a grandeza da força centrífuga exceder certo limite, poderá ocorrer o tombamento do veículo. Para contrabalançar o efeito nocivo da força centrífuga, inclina-se a via ferroviária num ângulo adequado, elevando o trilho externo da curva, através da inclinação do dormente, de modo a criar uma componente que equilibre a força centrífuga. A maior altura do trilho externo em relação ao interno é o que se denomina superelevação do trilho ou superelevação da via.

Superelevação

Superelevação

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Superlargura Já vimos que, em reta, dá-se à via rigorosamente a bitola adotada pela estrada de ferro, que é a distância entre as faces internas dos trilhos. Nas curvas, aumenta-se ligeiramente a bitola, chamando-se esse aumento de superlargura. Superlargura é, então, o excesso de distância em relação à bitola usada. Vantagens da Superlargura São duas as vantagens da superlargura: a) Facilitar a rodagem em cone (os aros das rodas são cônicos) impedindo ou atenuando o arrastamento da roda externa sobre o trilho (devido ao maior comprimento do trilho externo) e, por conseguinte, diminuindo os desgastes e as resistências da curva. b) Facilitar a inscrição dos veículos nas curvas. Valor da Superlargura Na prática, o valor da superlargura varia de 1 a 2 cm. Existem, no entanto, fórmulas práticas que dão a superlargura em função do raio da curva. A superlargura é colocada, deslocando-se o trilho interno a fim de garantir a continuidade da curva do trilho externo, que guia as rodas dianteiras.

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Pode-se dizer que, em termos de traçado geométrico, a via é composta de linhas retas e linhas curvas. O estudo das linhas retas é de menor complexidade e tem maior aplicação no estudo das linhas curvas, pois sempre é necessário que haja concordância geométrica entre as linhas retas e curvas. Portanto, estudaremos com um pouco mais de profundidade as linhas curvas e veremos que elas estão diretamente relacionadas com as linhas retas. As linhas curvas formam três tipos de curvas na via permanente: curva circular; curva de transição e curva vertical. Curva Circular Como vimos anteriormente, o traçado de uma via férrea é constituído por trechos retos e concordados por curvas. A concordância em planta mais simples é a curva circular, que é simples para seu emprego e de fácil locação no campo. A figura a seguir ilustra uma curva circular. Chamemos de PI o ponto de intersecção dos alinhamentos retos M e N, também conhecidos por tangentes, os quais desejamos concordar com uma curva circular de centro O e raio R. O início da curva recebe o nome de PC (ponto de curva) e o final de PT (ponto de tangente). O ângulo formado pelo raio é denominado ângulo central AC.

Curva Circular

Traçado Geométrico da Via

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Curva de Transição Uma curva circular apresenta em seu ponto central uma brusca variação na curvatura, ou seja, uma brusca mudança de direção do material rodante. Essa brusca variação na curvatura repercute sobre o passageiro e sobre a carga sob a forma de intenso impulso, traduzido em desconforto sobre o passageiro. Para reduzir este efeito e permitir percorrer a curva com velocidade maior, empregados nas curvas a superelevação. A superelevação não resolve totalmente o problema da brusca variação da curvatura. Este só será resolvido se houver uma variação da curva em função do raio, que vai variando até certo ponto. O intervalo dessa variação recebe o nome de curva de transição. A seguir temos a representação da curva de transição. Curva de transição

Curva vertical Podemos dizer que a curva vertical, como o próprio nome diz, ocorre no plano vertical, enquanto as curvas circulares e de transição ocorrem no plano horizontal. A concordância das linhas na vertical ou projeto da estrada em perfil é a concordância dos diversos greides com a intercalação de uma das curvas clássicas à semelhança do que se faz na concordância em planta. O começo de uma curva vertical é designado de P.C.V. (ponto de curva vertical) e seu final de P.T.V. (ponto de tangente vertical), sendo que a intersecção destes dois pontos é designada de P.I.V. (ponto de intersecção vertical).

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Aceleração Centrífuga não Compensada

Definimos por superelevação a diferença entre as alturas dos trilhos internos e externos em uma curva. Na figura temos uma curva ferroviária de raio R com uma superelevação S. A massa de um veículo pode ser imaginada concentrada no centro de gravidade CG e está sujeita às seguintes acelerações: a) Aceleração da gravidade atuando no sentido vertical, correspondente à componente vetorial CG-C = 9,81 m/s

2.

b) aceleração centrífuga devido ao movimento da massa com velocidade ao longo da curva de raio R, correspondente à componente vetorial CG-D. A resultante dessas duas acelerações está representada pelo vetor CG-E, que por sua vez pode ser decomposto em dois outros componentes, sendo uma normal ao estrado do veículo CG-I e outra paralela ao estrado do veículo atuando no sentido lateral. Esta aceleração lateral imprime ao passageiro ou à carga um impulso no sentido transversal, que se for negativo é dirigido para o centro da curva e se for positivo é dirigido para fora da curva. Esta mesma aceleração lateral é também conhecida como

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aceleração centrífuga não compensada e em geral é limitada pelas empresas ferroviárias. Quando a aceleração centrífuga é igual a zero, isto significa estabilidade do veículo nas curvas. Para isto é necessário que haja uma velocidade determinada de circulação nas curvas e uma superelevação teórica que contenha e anule a ação de desestabilização do veículo realizada pela aceleração centrífuga não compensada. A via é projetada para a velocidade que constitui a máxima velocidade permissível na via, prevista geralmente para os trens de passageiros. A mesma via férrea deve também permitir a circulação dos trens de carga e/ou outros equipamentos indispensáveis à sua operação, que normalmente se deslocam com velocidades inferiores à velocidade permissível. Por isso, é necessário adotar um valor de superelevação menor que o da superelevação teórica, que venha a atender a demanda dos trens de passageiros e de outros veículos, favorecendo em parte a circulação de cada um deles.

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Aparelhos de Mudança de Via (AMV´s)

A sujeição do veículo ferroviário aos trilhos e a existência do friso nas rodas criam problemas quando se deseja passar os veículos de uma linha para outra ou para um desvio. Para que o friso da roda tenha passagem livre, torna-se necessário introduzir uma aparelhagem que permita a interrupção do trilho, formando canais por onde passam os frisos. Daí a necessidade do chamado aparelho de mudança de via. Os aparelhos de mudança de via correntes ou comuns, às vezes chamados impropriamente de chaves, compõem-se das seguintes partes principais:

-agulhas; -trilho de encosto; -aparelho de manobra (manual ou elétrico); -trilhos intermediários; -jacaré; -calços; -placas de deslizamento; -contratrilhos.

Aparelho de Mudança de Via

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Vamos descrever sucintamente cada uma dessas partes: a) Agulhas — São peças de aço, despontadas, de modo a que suas extremidades na

parte anterior se adaptem perfeitamente aos trilhos de encosto (contra-agulha) de um lado ou de outro da fila de trilhos, de acordo com a direção que deve tomar o veículo. Na extremidade posterior, as agulhas são ligadas aos trilhos intermediários por meio de talas flexíveis (talas com aperto de seus parafusos limitado), formando uma articulação.

Exemplo de agulha As agulhas são peças móveis e invariavelmente paralelas entre si. São ligadas ao aparelho de manobra por uma barra, chamada barra de sinalização. Esse aparelho, movimentado manualmente ou por comando elétrico, coloca as agulhas em posição de passagem reta ou em posição de passagem reversa. A parte da frente das agulhas, que é despontada, denomina-se “ponta” e a parte posterior denomina-se “coice”. O comprimento das agulhas é padronizado pelas Normas Técnicas Brasileira. Esse comprimento varia de 3,65 m a 9,14 m. O ângulo b formado pela agulha com o trilho de encosto chama-se ângulo de desvio. As agulhas são comumente retilíneas para maior facilidade de construção e a escolha de seu comprimento é muito importante. O intervalo entre a agulha e o trilho de encosto, na região do coice desta, não pode ser inferior ao necessário à passagem do friso das rodas, sem que haja atrito no coice da agulha. Se esta é muito curta, torna-se grande o ângulo do AMV e tem-se uma brusca mudança de direção, que pode ocasionar um descarrilamento ou mesmo a sua quebra. A distância entre as faces internas da agulha e o trilho de encosto é no mínimo de 66mm, a fim de dar livre passagem aos frisos, sem atrito, no coice da agulha.

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Quanto menor é o ângulo do AMV melhor será a circulação sobre a agulha, porém, para diminuí-lo, é necessário aumentar o comprimento das agulhas, tornando a manobra da mesma mais difícil. b) Trilho de encosto — Geralmente são peças usinadas a partir dos próprios trilhos, adaptadas para servir de “batente” da agulha.

Trilho de encosto Aparelho de manobra c) Aparelho de manobra — É toda a aparelhagem que permite movimentar as

agulhas, dando passagem para uma ou outra via. Destacam-se deste, as seguintes peças principais:

d) Tirante ou barra de sinalização (peça que liga o meio da barra de conjunção ao aparelho de manobra); e) Barra de conjugação (peça que liga as pontas das duas agulhas, tornando-as invariavelmente paralelas); f) Alavanca de manobra — no aparelho de manobra manual, é a peça que é

impulsionada pelo manobrador para movimentar as agulhas, a fim de dar passagem para uma ou outra via.

Tirante/Barra de Conjugação Alavanca de Manobra

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g) Trilhos intermediários — São os trilhos que fazem a ligação do coice das agulhas, ao jacaré do AMV (aparelho de mudança de via). Como já dissemos, a ligação com as agulhas é feita por talas de junção “mal apertadas”, de modo a formar uma articulação que permita a movimentação livre das agulhas, através do aparelho de manobra. A ligação desses trilhos com a peça denominada jacaré é feita por meio de talas bem aparafusadas ou através de solda aluminotérmica. Trilhos Intermediários Jacaré h) Jacaré - É a parte principal de um AMV e que praticamente o caracteriza. Pode ser constituído de trilhos comuns cortados, usinados e aparafusados e cravados a uma chapa de aço que se assenta no lastro (o que encontra em desuso). Ou então de uma só peça de aço fundido. Ultimamente prefere-se este último tipo, que é mais robusto e feito com aço-manganês, acarretando grande resistência ao desgaste. O jacaré é composto das seguintes partes: i) Ponta de diamante - (teórica e prática). Para sua maior durabilidade, a ponta do jacaré é rombuda, e chama-se ponta prática. A ponta teórica fica no prolongamento das arestas da ponta prática. Como já se disse, quando o jacaré não é uma só peça de aço fundido, os trilhos que o compõem são fixados em uma placa de aço inteiriça. j) Patas de lebre - São as pontas externas e laterais do jacaré, dobradas e chanfradas em forma de “patas”, conforme mostra a figura. k) Garganta - É a parte interna mais estreita do jacaré, em frente à ponta teórica. l) Ângulo do jacaré - É o ângulo formado pelas duas peças (ou trilhos usinados) que encaminham as rodas para a direção de uma ou outra via.

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Ponta de Diamante Patas de lebre

Garganta Ângulo do jacaré f) Calços - São peças de ferro fundido, aparafusadas entre os trilhos e contratrilhos (ou entre agulha e trilho de encosto) e têm a finalidade de manter invariável a distância entre eles. g) Placas de deslizamento — São chapas colocadas sob as agulhas, e mantidas sempre lubrificadas, pois sobre elas deslizam as agulhas, quando movimentadas.

Calços Placas de deslizamento

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h) Contratrilhos — São trilhos de comprimento adequado, colocados junto aos trilhos externos e de um lado e outro do jacaré tendo por finalidade “puxar” o rodeiro (eixo com as rodas) para fora, evitando que os frisos das rodas se choquem contra a ponta de diamante do jacaré.

Contra-Trilhos

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Junta Isolante Colada (J.I.C.) Juntas Isolantes Coladas são dispositivos instalados na via férrea com a finalidade de seccionar os circuitos da via, permitindo ao sistema de controle (CCO) detectar a posição dos veículos ferroviários nos trilhos, bem como permitir a ativação e a desativação de sinais acústicos, luminosos e de cancelas em passagens de nível, para a segurança do tráfego e dos usuários. Normalmente, a Junta Isolante Colada (J.I.C., como também é conhecida) é montada em oficina própria e é posteriormente instalada na via permanente através de 02 (duas) soldas aluminotérmicas ou através de talas de junção. Espera-se que não sejam necessárias freqüentes intervenções após sua instalação e que a rigidez e estabilidade da via, bem como a isolação dos trechos de Sinalização e Controle, sejam mantidas. Para a execução de uma J.I.C. deve ser utilizado sempre óculos de segurança, além de luvas de proteção, protetores auriculares e filtros para respiração contra gases. As ferramentas necessárias devem ser selecionadas previamente. Corte do Trilho

Na barra de trilho de 12m, é marcada com giz uma região de 200 mm e serrada no centro com 2 (dois) graus de tolerância. Após o corte, retiram-se as rebarbas e quebram-se os cantos do boleto do trilho com esmeril e, em seguida, remove-se todos os cavacos da área de trabalho.

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Serra de Corte do Trilho

Furação do Trilho É recomendável usar como gabarito uma tala, que servirá de guia para a furação do trilho. Em seguida, utilizando uma lixadeira, devem ser removidos todos os cavacos e rebarbas da peça. Os cantos dos cortes devem ser chanfrados com ponta de esmeril montada em uma furadeira.

Furadeira executando os furos no trilho

Preparo da Área de Colagem Com esmeril, removem-se todas as marcas, oxidações e inscrições na superfície a ser colada, tornando - se esta rugosa e limpa em um comprimento de 50 cm. Deste ponto em diante, evita-se contato manual para que não se produza oleosidade na superfície dos trilhos, o que dificultaria a aderência da Junta Isolante Colada. Portanto, deve-se manusear a região preparada com luvas cirúrgicas limpas.

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Trilho esmerilhado

Para eliminar toda a oleosidade que possa haver no material, remove-se todo o seu pó e aplica-se solvente através de pincel, aguardando sua total evaporação. Deve-se também lixar a superfície do material de nylon que será colado entre o trilho e a tala de junção e entre os trilhos. A superfície das talas deverá ser lixada e limpa, removendo-se quaisquer sujeiras e imperfeições. Os parafusos, porcas e arruelas têm também sua oleosidade removida através do uso de solventes. Após a limpeza das peças, se houver necessidade de manuseio, é necessário utilizar sempre luvas cirúrgicas limpas. Preparo do Adesivo O adesivo é composto por dois componentes: resina e endurecedor. Para se obter o adesivo, devemos proceder da seguinte forma: colocar em um recipiente plástico a quantidade necessária de resina e de endurecedor, misturando com uma espátula até obter-se uma mistura com consistência pastosa e de coloração uniforme, o que leva cerca de 5 (cinco) minutos. O adesivo deve ser preparado numa temperatura que varie de 15 a 30º C. Resina que compões a J.I.C. Secante utilizado

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Aplicação do Adesivo Sobre uma bancada são posicionadas as talas com as faces a serem isoladas para cima e ao lado dos trilhos, que estão alinhados e espaçados 6,35 mm para o encaixe do entre - trilhos. Uma pré-montagem deve ser feita para verificar o alinhamento dos furos e confirmar a existência de todos os componentes. Uma camada fina de adesivo é aplicada na face da tala a ser isolada e também na área limpa do trilho. O adesivo também é aplicado nos parafusos, nas buchas isolantes, nos furos dos trilhos e das talas e no entre - trilhos. Perfil de nylon para isolar entre trilhos Talas de junção de nylon

Após a aplicação do adesivo em ambas as faces do entre - trilhos, o mesmo deve ser colocado entre os topos dos trilhos. Com a utilização dos pinos guia, colocam-se as talas na posição correta e, em seguida, colocam-se os primeiros parafusos alternando a posição das porcas com as cabeças dos mesmos. Retiram-se os pinos guias e executa-se a introdução dos demais parafusos de modo alternado e do centro para fora. Com a chave de impacto ou chave de haste, apertam-se todos os parafusos da J.I.C.

Tala de junção com a J.I.C. no trilho J.I.C em tempo de secagem

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Acabamento do Adesivo Aplica-se adesivo com uma espátula e com o dedo formando um rebordo arredondado nos quatro cantos da tala (junto ao trilho), para fechar totalmente todas as aberturas existentes e selar a J.I.C. Apertam-se com torquímetro todos os parafusos do centro para fora com o torque especificado e, então, remove-se o excesso de adesivo resultante do aperto. Após a cura do adesivo, os parafusos devem ser apertados novamente. A cura total do adesivo ocorre em 24 horas, momento em que atinge a máxima resistência. Pode-se diminuir o tempo de cura através da aplicação de calor para elevar a temperatura do trilho, desde que sem fogo direto e sem atingir 200ºC. Acabamento Utilizando uma lixadeira manual, elimina-se todo excesso de adesivo, principalmente sobre o boleto do trilho na área do entre - trilhos. Deve-se fazer o melhor acabamento possível, mas sem expor o isolante. Todo o conjunto é pintado com alcatrão de hulha ou outro produto equivalente à cor preta.

J.I.C pronta para ser instalada

Teste de Isolação Elétrica Coloca-se o conjunto montado sobre um material isolante (borracha ou plástico) e com a utilização do megômetro é feita a medição da resistência de trilho a trilho, que deverá ser sempre maior que 10 (dez) MEGAOHMS.

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Manutenção de Junta Isolante Colada Se as pontas dos trilhos tiverem sido tratadas termicamente e a J.I.C. tiver sido montada conforme os procedimentos corretos, as talas da J.I.C. serão totalmente isentas de manutenção durante a vida útil do trilho.

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O objetivo da conservação da via é manter o seu traçado em planta e perfil sem defeitos que prejudiquem o tráfego, mantendo-se uma plataforma estável e bem drenada, um lastro limpo, um alinhamento e nivelamento perfeitos, com as curvas bem “puxadas” e com a superelevação correta. Em resumo, o objetivo da conservação da via é:

a) Manter a linha em boas condições técnicas b) Manter constante vigilância contra acidentes fortuitos.

Defeitos que Aparecem na Via em conseqüência do tráfego: Para bem programarmos os serviços de conservação da via, vamos passar em revista os principais defeitos que costumam surgir em uma via ferroviária em tráfego. Vamos dividi-los segundo o plano em que aparecem:

a) No plano horizontal: — Diferenças na bitola; — Afrouxamento da fixação; — Deslocamento transversal das tangentes; — Deslocamento das curvas; — Arrastamento dos trilhos; — Deslocamento dos dormentes.

b) No plano vertical:

Conservação da Via Permanente

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— Desnivelamento na plataforma; — Desnivelamento nos trilhos (laqueados, arriados, etc.); — Desnivelamentos nas juntas dos trilhos (junta laqueada ou arriada); — Defeito na superelevação (falta ou excesso). c) Outros defeitos: — Desgaste ou fratura das talas de junção; — Desgaste dos parafusos das talas — perda da “rosca”; — Desgaste ou fratura dos trilhos; — Defeito nos AMV’s (aparelhos de mudança de via);

— Colmatagem do lastro; — Afrouxamento dos parafusos das juntas; — Modificação na inclinação correta dos trilhos; — Alargamento dos furos do dormente (impossibilidade de nova “pregação” do

trilho). Defeitos Originados ou Agravados pelos Agentes Atmosféricos

— Crescimento de mato na faixa da linha; — Apodrecimento dos dormentes; — Defeitos de drenagem (desnivelamentos na plataforma e formação de “bolsas

de lama”); — Entupimento ou destruição das valetas de escoamento.

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A construção e manutenção da via permanente exigem que certos serviços sejam executados tais como parafusamento e desparafusamento de tirefonds; furos, cortes e remoção de rebarbas de solda em trilhos; esmerilhamento localizado de trilhos; socarias localizadas do lastro e até mesmo roçadas ao longo da via. Sabemos que se tais serviços tivessem que ser executados de forma manual com ferramentas simples, não teríamos nem uma construção e manutenção satisfatória na via permanente e nem a economia que é tão desejada em todos os setores ferroviários. Por esta razão foram desenvolvidas e estão disponíveis as máquinas leves. Estas são semelhantes a equipamentos portáteis e facilitam em muito a realização dos trabalhos citados anteriormente. São elas:

— Tirefonadora — Furadeira de dormentes — Máquina de serrar trilhos — Máquina de furar trilhos — Rebarbadora de solda — Esmerilhadora — Roçadeiras — Socadoras manuais

Máquinas Leves de Via Permanente

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As máquinas leves de via permanente são normalmente robustas e projetadas obedecendo aos melhores padrões tecnológicos, proporcionando condições de segurança, rapidez, precisão e, conseqüentemente, de baixos custos operacionais. Tirefonadora Foi construída para tornar rápido, simples e seguro o trabalho de apertar e desapertar tirefonds em operações executadas na ferrovia. Possui uma cabeça giratória em cuja extremidade opera o sistema para tirefonds. Esta cabeça é dotada de sistema de inversão, para o desparafusamento, e de rotação, para o parafusamento. Sua caixa de engrenagem é construída de modo a se obter duas velocidades de trabalho, de acordo com as exigências do serviço a ser executado. Possui um sistema que possibilita a mudança de operação de um trilho para outro trilho paralelo, bastando para isso fazer a máquina desligar em guias montados sobre o carro. Este por sua vez permite o deslocamento da máquina ao longo da linha, sendo regulável para uso em trilhos de 1,00 m ou 1,60 m. Opcionalmente pode ser fornecida com carro para a bitola de 1,435 m, a bitola internacional. Algumas máquinas também vêm equipadas com um torquímetro, o qual possibilita a regulagem imediata do torque desejado.

Tirefonadora

Esta máquina foi construída para ser operada verticalmente de modo a tornar rápido e simples o trabalho de perfuração de dormentes da via permanente da ferrovia. Possui uma haste de avanço devidamente graduada que permite ajustar a profundidade de furação desejada. Assim como nas máquinas tirefonadoras, um mecanismo permite a

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mudança de operação de um trilho para outro trilho paralelo através do deslizamento da máquina nas guias montadas sobre o carro, que permite o deslocamento ao longo da linha e o ajuste para diversas bitolas. Possui ainda adaptado ao carro um dispositivo que permite a regulagem da altura do chassi, facilitando assim o posicionamento perpendicular da furação. A máquina é fornecida com uma porca de guia que poderá variar de acordo com a dimensão da broca a ser utilizada. Acompanha a máquina também um jogo de chaves fixas para as devidas operações. Máquina de Serrar Trilhos Esta foi construída para resistir às condições de trabalho mais adversas. Robusta e de fácil manejo, é equipada com dispositivo hidráulico para regulagem da pressão da lâmina sobre o trilho, com a característica especial de mantê-la livre na operação de retorno, aumentando a vida útil da lâmina. Há ainda a máquina de serrar trilhos que utiliza discos de corte. Esta possui excelente e precisa fixação no trilho, sistema ajustável de proteção contra faíscas e trabalha com discos de corte métrico ou em polegadas.

Máquina de Furar Trilhos Esta máquina foi construída para operar horizontalmente de modo a tornar rápido e simples o trabalho de perfuração de trilhos. Como característica possui um dispositivo de “avanço automático” que lhe garante uniformidade nos furos e maior durabilidade operacional. Um mecanismo de segurança colocado no eixo do redutor bloqueia o trabalho da broca em casos de sobrecarga, impedindo eventuais danos às engrenagens, enquanto o motor continua a funcionar.

Máquina de serrar trilhos com disco de corte

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O “avanço automático” torna suave e uniforme o trabalho da broca aumentando o número de perfurações para cada afiação da mesma. Uma régua distanciadora fixada ao trilho antes da operação mantém a distância entre centros dos furos uniforme e precisa. Com a máquina dotada de avanço automático, é normalmente fornecido um mecanismo de segurança regulado para furos de 1 ¼”. Para diâmetros maiores se faz necessário nova regulagem da máquina.

Máquina de furar trilhos Rebarbadora de Solda A soldagem de trilhos é uma operação comum na via permanente e deixa nos trilhos uma quantidade de rebarba que é prejudicial. Para a remoção da rebarba de solda é empregada a máquina rebarbadora. Ela permite uma remoção mais facilitada das rebarbas de solda nos boletos dos trilhos, desta forma reduzindo o tempo e o trabalho de esmerilhamento. Durante o processo de corte das rebarbas, duas ferramentas de corte, adaptadas ao perfil do trilho, são pressionadas por meio de cilindros hidráulicos paralelos, fazendo com que as rebarbas sejam cortadas ao mesmo tempo, de ambos os lados. Devido à operação bilateral

rebarbadora de solda: vista lateral há pressão sobre as soldas,

prevenindo danos causados pelo choque térmico. Esta máquina é adequada para todos os trilhos de base plana.

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Rebarbadora de solda: vista superior Esmerilhadora Esta é uma máquina simples, com rebolo e motor elétrico, sendo utilizada manualmente. Há esmerilhadoras, que são um pouco mais complexas. Estas são mais modernas, pois são montadas sobre o trilho a ser esmerilhado e são capazes de trabalhar com ângulo de até 90º em relação ao eixo vertical do trilho, independendo da habilidade manual do operador. A esmerilhadora moderna oferece ao operador visão desobstruída da área de esmerilhamento e perfeito manejo, possibilitando também uma troca fácil do rebolo através de uma porca central de fixação ou de alguns parafusos.

Esmerilhadora: trabalho paralelo ao boleto

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Roçadeiras São máquinas de pequeno porte e possuem um motor que faz girar uma lâmina de corte. Como o próprio nome já revela, são máquinas utilizadas para cortar todo o mato que possa crescer em certas áreas da via permanente. Sua operação é simples e apenas exige que o operador esteja utilizando o E. P. I. (equipamento de proteção individual) adequado. Socadoras Manuais São máquinas dotadas de lâminas vibratórias que “acamam” o lastro sob o dormente. É ideal para a execução de trabalhos de socaria em pequenos trechos da via permanente e não para produção em grande escala, pois a socaria mecânica é muito mais eficiente do que a manual para este fim.

Socadora manual: lâmina vibratória

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Máquinas Especiais As máquinas especiais são veículos ferroviários de médio porte empregados para executar serviços de manutenção na via permanente. Estes serviços podem ser executados em grande escala, com rapidez, qualidade e segurança. São também chamadas máquinas de correção geométrica da via, com exceção do trem de solda móvel. As máquinas especiais são:

— Socadoras de via corrida; — Socadoras de aparelho de mudança de via; — Reguladoras de lastro; — Reperfiladoras e esmerilhadoras de trilhos; — Trens de solda móvel.

Socadora de Via Corrida e Socadora de Aparelho de Mudança de Via

Socadora de via corrida

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Socadora de AMV´S Como podemos perceber, há dois tipos de máquinas socadoras: uma executa serviços em via corrida, ou seja, em toda extensão de trechos predeterminados da via permanente; outra executa serviços em pontos concentrados da mesma, ou seja, os AMV’s. Embora sejam de dois tipos, são máquinas muito semelhantes e têm praticamente os mesmos mecanismos de trabalho. As socadoras são construídas pelas seguintes partes básicas:

— Carros de medição; — Bancas de socaria; — Grupos de garra.

Carros de medição – são dispositivos que permitem à máquina fazer o reconhecimento do trecho ou ponto em que os serviços de manutenção serão executados. Através deles a máquina identifica as irregularidades geométricas da via tais como desalinhamentos e desnivelamentos. Cada um dos carros de medição possui duas rodas ferroviárias pequenas que funcionam como apalpadores da via permanente e um sistema de sensores mecânicos e eletrônicos que captam os sinais enviados pelas rodas durante a viagem de reconhecimento do trecho. Bancas de socaria – são dispositivos que atuam diretamente sobre o lastro com o objetivo de dar melhor apoio aos dormentes e garantir a estabilidade dos serviços de correção geométrica dos defeitos identificados pelos carros de medição. Cada máquina socadora possui duas bancas de socaria com controle independente,

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sustentadas pelas longarinas principais do veículo. O acionamento principal das bancas de socaria é feito por cilindros hidráulicos posicionados verticalmente. As duas bancas de socaria possuem juntas dezesseis ferramentas de soca, agrupadas aos pares de tal forma a permitir a socaria de um dormente por vez. Grupos de garra – são outros dispositivos das máquinas socadoras e têm a função de efetuar a suspensão da via férrea por meio de roletes (socadoras de via corrida) ou ganchos (socadoras de AMV’s), alinhando e nivelando a mesma de acordo com o necessário.

Garras responsáveis por acomodar o lastro

Funcionamento das Máquinas Socadoras Os operadores da máquina a conduzem para o trecho onde serão executados os serviços e a posicionam no início do mesmo. Os carros de medição são preparados para que o reconhecimento da via e de seus defeitos possa ser realizado. Uma vez conhecido o trecho de serviços, iniciam-se os trabalhos de correção geométrica da via. As bancas de socaria trabalham simultaneamente com os grupos de garra. Enquanto os grupos de garra fazem a suspensão da via, alinhando-a e nivelando-a adequadamente, as bancas de socaria são acionadas e então ocorre a penetração das ferramentas de soca no lastro, com igual pressão e com movimento vibratório de baixa amplitude. Posteriormente, as socas são deslocadas na direção do eixo do dormente como se fossem pinças. Neste instante as ferramentas encontram-se enterradas no lastro e

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ocorre o deslocamento do mesmo para a base inferior do dormente, o que promove o calçamento do dormente e da via naquele ponto. A diferença básica entre uma máquina socadora de via corrida e uma máquina socadora de AMV´s é que esta última possui ferramentas de socas com articulações independentes para que possam se adaptar a toda a extensão dos AMV‘s, além disso, podem também ser usadas para socar vias corridas, embora isto não seja recomendado.

Máquina socadora em trabalho: vista da banca de socaria em ação

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Reguladora de Lastro

Máquina reguladora de lastro

As reguladoras de lastro têm a função básica de promover uma distribuição adequada do lastro ao longo dos trechos da via permanente. Seu funcionamento é semelhante ao de um arado, razão pela qual a maior parte de seus mecanismos leva o nome de arado. As reguladoras de lastro são constituídas pelas seguintes partes básicas:

— Arado central; — Dois arados laterais; — Escova ou vassoura.

- Arado central – este mecanismo possui dois pequenos túneis de aço que têm a função de proteger a fixação dos trilhos contra danos que podem ser causados pelo fluxo de lastro. Estes túneis são popularmente conhecidos como “canoas”. O arado central possui ainda quatro comportas para o centro da linha, sendo que seu acionamento é hidráulico e pode ser feito individualmente para cada uma delas. O acionamento combinado de certas comportas permite transportar o lastro para os locais desejados: do centro da linha para as laterais, das laterais para o centro da linha, da esquerda para a direita e vice versa; sempre em parceria com os arados laterais.

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- Arados laterais - cada arado lateral é composto de três chapas articuláveis e, quando não se encontra em trabalho, fica suspenso na lateral da máquina. A função básica do arado lateral é auxiliar o arado central na distribuição adequada do lastro e adaptar-se bem à lateral da via quando em trabalho.

Arados laterais da máquina reguladora de lastro

- Escova ou vassoura – esta se encontra na parte traseira da máquina em uma caixa constituída por chapas de aço e tem duas funções básicas: proporcionar a condução do excesso de lastro para uma correia transportadora transversal, que fará a reposição das pedras opcionalmente para a esquerda ou direita; e remover qualquer quantidade mínima de lastro de que tenha ficado sobre os dormentes e/ou fixações dos trilhos.

Caixa com esteira para a retirada do lastro

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Funcionamento das Máquinas Reguladoras de Lastro Quando há falta de lastro ao longo de trechos da via ou quando há excesso, os serviços das máquinas reguladoras podem ser solicitados. Os arados da máquina são utilizáveis em ambos os sentidos de trabalho. Na cabine, o operador usufrui de alavancas ou “manetes” que controlam o posicionamento dos Arados Laterais e Arado Central, o que o auxilia na execução do serviço (facilitando a distribuição adequada desse lastro no trecho). Reperfiladoras e Esmerilhadoras de Trilhos

Máquina esmerilhadora de trilho

O tráfego ferroviário danifica a superfície de rolamento do boleto dos trilhos através do tempo de uso, gerando desgaste e deformações. A função desta máquina é reperfilar o boleto dos trilhos através do esmerilhamento, restabelecendo as condições adequadas ao contato roda-trilho e viabilizando um rolamento dos trens menos ruidoso e com menor vibração. As reperfiladoras de trilhos possuem as seguintes partes principais:

— Carro de medição; — Unidades de esmerilhamento; — Tanque de água com mangueira com bico pressurizado.

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Carro de medição – este dispositivo compreende um equipamento eletrônico cuja medição analisa e registra por impressão gráfica as irregularidades e corrugações de ondas curtas (de 2 cm a 30 cm) e de ondas longas (de 30 cm a 200 cm) existentes na superfície de rolamento de ambos os trilhos. Para simplificar o entendimento podemos dizer que este mecanismo funciona como um apalpador da superfície de rolamento oferecida pelo boleto, captando suas irregularidades e representando-as num gráfico. Unidades de esmerilhamento – estas são acionadas por motores elétricos que giram a 3.600 RPM. Há oito unidades em cada lado da máquina fixadas sobre trolleys, os quais podem ser erguidos quando em deslocamento ou para superação de obstáculos quando em posição de trabalho. Há dois trolleys na máquina, cada um com quatro unidades de esmerilhamento, duas de cada lado (esquerda e direita). Cada unidade é composta por dois motores elétricos, cada um com o seu respectivo rebolo.

Motor e rebolos da máquina esmerilhadora Os trolleys de esmerilhamento são equipados com escudos metálicos, os quais mantém confinado o material incandescente originado do esmerilhamento. Isto é importante, pois este material se desprende dos trilhos e se não for retido pode causar incêndios e/ou oferecer riscos ao ambiente que circunda a máquina. Tanque de água com mangueira com bico pressurizado – a fim de evitar possíveis combustões em velhos dormentes de madeira, a máquina é dotada de dispositivo de extinção de fogo: um reservatório de água de 3.000 litros e a referida mangueira.

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Funcionamento das Reperfiladoras e Esmerilhadoras de Trilhos Os operadores conduzem a máquina ao local onde serão realizados os serviços. Com o carro de medição montado e acionado, é feita uma viagem de reconhecimento do trecho de trabalho, visando a reconhecer seus defeitos. Então se inicia o trabalho de reperfilamento, que é executado através de vários passes da máquina. Os trilhos são esmerilhados em três posições simultaneamente: na horizontal e em duas outras posições oblíquas no lado interno aos trilhos. Após o término dos serviços é necessário apagar todos os focos de incêndio nos dormentes em toda a extensão do trecho de trabalho.

Máquina em processo de esmerilhamento do trilho

Painel de controle

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Caminhão de Linha O caminhão de linha é um veículo auxiliar, para transporte de material e pessoas. A estrutura do mesmo consiste principalmente em um chassi rígido soldado. Ele possui cabine, uma área de carga dotada de um guindaste, dois eixos de acionamento, um motor diesel e uma caixa de transmissão.

Caminhão de linha Plasser Seu acionamento realiza-se através de um motor diesel, caixa de marchas e eixos de transmissão. Através da unidade de comando central com assento giratório de 180º do condutor, pode-se comutar as quatro marchas, para frente e para trás. A velocidade do veículo é de 80km/h. Os dois eixos fixos, com rodas de grande diâmetro, são montados em mancais de rolamento. Para suspensão, são usadas molas especiais de metal-borracha que garantem um bom molejo. Para um funcionamento silencioso, o veículo é equipado com quatro amortecedores telescópicos.

O caminhão é equipado com freios de sapata atuando nas quatro rodas. Na parte dianteira do caminhão, encontra-se a cabine fechada com grandes janelas de vidros de segurança, equipada com limpadores de pára-brisa à frente e atrás e isolada termo-acusticamente, possuindo um piso metálico antiderrapante. A cadeira do condutor é

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regulável e giratória, permitindo que o operador fique sempre na direção da condução. Todas as partes importantes para o manejo, estão montadas na cadeira do condutor. Os instrumentos e as partes restantes estão dispostos de forma que possam ser vistos e manejados de qualquer posição. Além disso, a cabine possui iluminação interna, extintor de incêndio e assentos para sete passageiros. A entrada para a cabine é feita pela porta no lado da plataforma, sendo que esta possui uma fechadura de segurança com chave e maçaneta. A plataforma de carga possui piso antiderrapante e bordas com 400 mm de altura, sendo que as laterais são removíveis e basculantes e as testeiras apenas removíveis. Na traseira do veículo, encontra-se um guindaste hidráulico com momento de carga de 12 toneladas. Em ambos os sentidos, encontram-se faróis de viagem e lanternas vermelhas para a sinalização. Em cada lado da cabine e no lado do banco de operação do guindaste, está montando um farol de trabalho orientável, para iluminação de trabalhos noturnos. Acompanham o caminhão de linha dois reboques destinados ao transporte de carga, com as mesmas características construtivas do chassi e com capacidade de 12 toneladas cada.

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Vagões de Serviço Para cada tipo de mercadoria a ser transportada existe um tipo de vagão apropriado. Seguem os principais tipos: Vagão fechado – destina-se a mercadorias que devem ser protegidas contra as intempéries, bem como contra roubo, para isto dispondo de portas que possam ser lacradas. As mercadorias que são transportadas em vagões fechados são muito variadas: cereais gêneros alimentícios, tecidos, bebidas, cimento etc. Quanto aos cereais, e mesmo ao cimento, podem ser transportados ensacados ou a granel. Para tanto, o vagão é construído hermeticamente fechado não possibilitando a entrada de água de chuva.

Vagão fechado

Vagão gaiola – destina-se ao transporte de animais vivos, como bois, cavalos, carneiros, aves etc. São vagões com as paredes em treliça, de modo a permitir ampla ventilação e facilidade de limpeza e desinfecção. Geralmente esses vagões possuem portas laterais e nas cabeceiras. Estas últimas quando abertas, constituem um corredor, que permite a passagem do gado de um vagão a outro, no momento de carregamento ou descarga do vagão, que geralmente se faz com a cabeceira do vagão encostando-se à porteira do embarcadouro de gado (pequeno

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curral, onde o gado é colocado antes do embarque, e com plataforma de carregamento na altura do vagão). Para animais de pequeno porte é comum possuir o vagão um estrado intermediário, dividindo em duas seções o seu pé direito. Com isto é grandemente aumentada a capacidade do vagão.

Vagão gaiola Vagão gôndola — são vagões abertos, constituídos de bordas laterais, para conter a mercadoria. Podem ser de borda alta, para material mais leve, como o carvão, por exemplo, e bordas baixas, para mercadorias mais pesadas, como minérios. Parte das bordas é móvel, tombante, para facilitar a descarga da mercadoria. Geralmente se transportam nesses vagões mercadorias que não necessitem de proteção contra as intempéries; mas, às vezes, até mercadorias que necessitem dessa proteção são transportadas nesse tipo de vagão, cobrindose o mesmo com lonas. Com isto, aumenta-se sua utilização, quando falta o vagão fechado. Existem gôndolas de fundo móvel, que permitem a descarga rápida da mercadoria pelo fundo.

Vagão Gondola

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Vagão plataforma — são constituídos de um simples estrado e destinam-se ao transporte de mercadorias pesadas que não necessitem de proteção (veículos, máquinas, peças, trilhos, laminados, madeira). Estes vagões possibilitam a colocação de postes laterais de madeira (fueiros), encaixados em peças de ferro, que protegem determinadas mercadorias, evitando-se que as mesmas escorreguem e caiam.

Vagão plataforma

Vagão tanque — são vagões que possuem sobre o estrado e preso ao mesmo um tanque cilíndrico. Tem por finalidade o transporte de líquidos como gasolina, óleos, álcool, melaço, ácidos etc. Em cada extremidade do estrado há um berço onde se apóia o cilindro metálico. Para evitar o deslocamento da carga, que provocaria movimentos que facilitariam acidentes (descarrilamentos ou tombamentos), esses cilindros possuem interiormente placas chamadas quebra-ondas. Na parte superior possuem uma boca (domo) para carregamento e, na inferior, uma válvula para descarga.

Vagão tanque

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Vagão frigorífico — são fechados, isolados termicamente e destinados ao transporte de mercadorias que necessitem de baixa temperatura para sua conservação, como carnes, peixes, frutas, leite etc. O vagão-frigorífico pode ser do tipo com tanques de gelo e do tipo com refrigeração mecânica. Predominam os primeiros, por serem mais simples e de menor preço inicial, por ser mais econômica sua manutenção e por não exigirem equipamentos caros nem mão-de-obra especializada. Entretanto, têm crescido nos Estados Unidos o número de vagões com refrigeração mecânica. Os tanques de gelo, duplos, são colocados nas cabeceiras dos vagões, entretanto foram construídos vagões com tanques de gelo no teto. Quando se tem necessidade de temperaturas mais baixas, usa-se a mistura de gelo e sal de cozinha.

Vagão frigorífico Vagão Hopper Vagão tremonha (Hopper) — neste tipo de vagão, o fundo não é chato, mas formado por planos inclinados com bocas na parte inferior da junção destes, apresentando um sistema de portas para a descarga pelos fundos. Esses vagões, muito em uso atualmente, servem para transportar minérios e, neste caso, têm a parte superior aberta. Existe o tipo Hopper fechado, tendo no teto aberturas para carregamento de granéis (cereais, cimento etc.) e nos planos inclinados do fundo as aberturas para descarga, geralmente em número de três. Para o transporte de minérios, entretanto, estão sendo muito usados os vagões-gôndola, com engates especiais, que permitem a descarga através de um dumper, no qual alguns vagões (geralmente dois) são girados segundo o eixo horizontal, sem serem desengatados, ficando com as rodas para cima e descarregando o minério pela parte superior. Este tipo de vagão é utilizado no transporte de minérios e também no transporte de lastro. Vagões especiais — destina-se ao transporte de cargas que não possam ser transportadas nos vagões comuns. O transporte de grandes peças, transformadores etc. só pode ser feito em vagões com o estrado rebaixado na parte central. Às vezes os truques também devem ser especiais, reforçados, e com três ou mais eixos.

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Histórico Na implantação de linhas metroviárias em centros urbanos, é fundamental que se tenha em mente como controlar e evitar os níveis de vibrações e ruídos secundários excessivos provocados pelo contato roda/trilho durante a passagem dos trens, que são transmitidos às edificações vizinhas às vias permanentes, bem com as estações, podendo causar danos às estruturas e incômodos aos serem humanos. Preocupado com isso, na implantação das suas novas vias, o Metrô de São Paulo tem adotado projetos de via permanente que utilizam sistemas de superestruturas com alta tecnologia no tocante a absorção das vibrações e ruídos secundários, dentro dos padrões de normas internacionais pertinentes, tais como a ISO e a DIN, bem com as exigências e diretrizes dos “Estudos de Impacto ao Meio Ambiente”. Em 1997, o Metrô de São Paulo lançou o Edital da Concorrência Pública para a elaboração do projeto executivo, fornecimento de materiais e equipamentos e montagem de via permanente do trecho Arthur Alvim – Guaianazes (extensão Leste), no âmbito do projeto Leste, com especificações técnicas que somente seriam contempladas através dos sistemas de superestrutura com tecnologia de ponta. A Construtora Andrade Gutierrez S/A foi a vencedora do concurso da concorrência acima citada, e se propôs a executar os serviços do objeto dentro da mais rigorosa técnica, produtos e sistemas de via permanente consagrados internacionalmente, objetivando fornecer à Companhia do Metrô de São Paulo a máxima garantia de desempenho, segurança, confiabilidade, bem como facilidade de manutenção para o sistema de transporte.

Soluções Antivibratórias para Ferrovias

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Características da Via: - Infra-estrutura A infra-estrutura da via em questão estende-se da Estação Itaquera até a Estação Guaianazes, compreendendo entre elas as estações Pêssego e José Bonifácio, sendo constituída de 2,91 km em superfície, 2,96 km em elevado e 1,78 km em túnel, perfazendo um total de 7,8 km de via dupla. O Projeto e a Execução da Obra Para a elaboração do projeto, a Construtora Andrade Gutierrez S/A, além de contar com a sua experiência e seu corpo técnico, ainda contratou consultoria técnica especializada em metrôs e ferrovias, pesquisou o mercado nacional e internacional à procura dos sistemas e produtos mais avançados na área, e efetuou visitas técnicas a vários fornecedores no Brasil e na Europa. Em paralelo, a Construtora contratou também os serviços do Departamento de Engenharia de Sistemas Ferroviários do Centro de Tecnologia da UNICAMP para a realização de medições em campo, ensaios de homologação e aprovação de desempenho dos sistemas e componentes. Foram então efetuados estudos, análises e ensaios a fim de serem determinados os sistemas de superestrutura mais adequados a cada trecho da via permanente e, a partir daí, projetados todos os sistemas. Estes foram submetidos a ensaios de homologação e comprovação de desempenho no laboratório do Centro de Tecnologia da UNICAMP. A obra civil foi então executada num prazo de aproximadamente 10 meses e a via permanente concluída ao final de 1998. Definição dos Sistemas de Superestrutura por Trecho: - Estudos, análises e ensaios para a definição dos sistemas Para a definição dos sistemas de superestrutura a serem implantados na via, foram realizados estudos, análises e ensaios sísmicos em vários pontos de infra-estrutura (obra bruta). Excitando-se a via com o equipamento vibrogir como forma de simular a passagem dos trens obteve-se desta forma a transmissibilidade das vibrações em vários pontos da via e adjacências. Para a realização dos ensaios foi efetuado um mapeamento dos pontos onde seriam realizadas as medições dos níveis de vibração na via, bem como nas edificações próximas à mesma e salas técnicas das estações. Esses pontos foram adotados como

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referência, tanto para a definição dos sistemas de superestruturas a serem implantados na via como também para posteriores medições com a passagem dos trens, a fim de se comprovar o desempenho de cada sistema adotado. A determinação dos tipos de sistemas de superestrutura mais adequados a serem implantados em cada um dos trechos da via, bem como suas localizações, foi realizada através de estudos e de uma análise minuciosa dos resultados obtidos nas medições de transmissibilidade de vibrações na obra sem superestrutura. Sistemas Adotados Através dos estudos e análises dos parâmetros acima, foi efetuada a correlação entre cada tipo de trecho e o respectivo sistema de superestrutura adequado ao mesmo, tendo sido determinados os sistemas de superestrutura para cada trecho de acordo com o grau de atenuação de vibração necessário, a saber:

— S is te ma de s upe re s trutura com dorme nte s de concre to em la s tro s obre

terrapleno; — S is te ma de s upe re s trutura com dorme nte s de concreto em lastro sobre manta

protetora resiliente;

— S is te ma de s upe re s trutura com dorme nte s de concre to em la s tro s obre ma nta

antivibratória resiliente; — S is te ma de s upe re s trutura com pla ca s de a poio dota da s de pa lmilha s

resilientes sob trilho e a placa;

— S is te ma de s upe re s trutura com ma s s a mola ; — S is te ma de s upe re s trutura com mas s a mola a s s ocia do a o s is te ma de pla ca s

de apoio dotadas de palmilhas resilientes sob o trilho e a placa. Sistemas Implantados: a) Sistema de superestrutura com dormentes de concreto em lastro sobre terrapleno

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A via permanente com dormentes de concreto e lastro sobre terrapleno, implantada numa extensão de 2,7 km de via dupla, foi construída com dormentes de concreto monobloco protendido pré-tensionados, fabricados pela empresa Cavan SA, adotando-se para a fixação dos trilhos o sistema Pandrol. Este sistema foi utilizado nos trechos em superfície onde não se registraram problemas de transmissibilidade de vibrações às edificações vizinhas. b) Sistema de superestrutura com dormentes de concreto em lastro sobre manta protetora resiliente Em via com lastro assentado diretamente sobre a laje de concreto, como no caso de elevados ou estações, desenvolvem-se esforços dinâmicos elevados na interface entre o lastro e a laje do elevado, provocando a fissuração dos elementos do lastro (brita) que estão diretamente em contato com a estrutura de concreto. Isso resulta na migração dos finos para camadas superiores, provocando a colmatação do lastro, o aumento da rigidez e dos esforços transmitidos à estrutura, o recalque da via e o conseqüente aumento da emissão de ruído estrutural. Nesse sentido, nos trechos em elevados e estruturas de concreto em superfície foi utilizado o sistema de superestrutura com dormentes de concreto em lastro assentado sobre manta protetora resiliente, como forma de se evitar os efeitos descritos na interface lastro/laje de concreto, para propiciar a atenuação de vibrações desejada, perfazendo uma extensão de 0,8 km de via dupla. Na via permanente com este sistema de superestrutura foram adotados dormentes de concreto protendido pré-tensionados, fabricados pela empresa Cavan SA, e manta protetora resiliente, em CorkRubber (cortiça de borracha), fabricada pela empresa AMORIM INDUSTRIAL SOLUTIONS SA. Para a fixação dos trilhos foi adotado o sistema Pandrol, com grampos elásticos. A atenuação de vibrações esperada com este sistema é de cerca de 6 dBv, em relação a uma via em lastro convencional. c) Sistema de superestrutura com dormentes de concreto em lastro sobre manta antivibratória resiliente O sistema de superestrutura com dormentes em lastro sobre manta resiliente antivibratória, evita os efeitos indesejáveis citados anteriormente, proporcionando ainda uma elevada atenuação dos níveis de vibração e ruído secundário. Assim sendo, o sistema foi implantado nas Estações Itaquera e Guaianazes, construídas em

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elevação abaixo do tabuleiro suporte da via permanente, contendo salas técnicas e mezaninos sob as mesmas, onde foram obtidos valores altos dos níveis de vibração nas medições com o excitador Vibrogir. A extensão do trecho com este sistema é de 0,5 km de via dupla. Nesse sistema de superestrutura foram adotados dormentes de concreto protendido pretensionados fabricados pela empresa Cavan SA, e manta antivibratória resiliente, CorkRubber, fabricado pela empresa AMORIM INDUSTRIAL SOLUTIONS SA. Para a fixação dos trilhos foi adotado o sistema Pandrol, com grampos elásticos. A atenuação de vibrações e ruído secundário esperada com este sistema é de cerca de 10 dBv, em relação a uma via em lastro convencional. d) Sistema de superestrutura com placas de apoio dotadas de palmilhas resilientes sob trilho e a placa Nos trechos em elevado nas transições de estruturas e na Estação José Bonifácio adotou-se o sistema de superestrutura com placas de apoio dotadas de palmilhas elásticas sob o trilho e sob a placa, sobre viga suporte contínua. Com isso, o sistema fica constituído por dois níveis de isolamento no nível do trilho. Nesse sistema de superestrutura foi utilizado para a fixação do trilho à viga suporte de concreto o sistema Pandrol LST (Low Stiffness Track), perfazendo uma extensão de 1,0 km de via dupla. A placa de apoio do conjunto de fixação do trilho foi fixada à viga suporte através de parafusos de ancoragem chumbados na mesma e buchas guia resilientes de borracha nos furos das placas. Todos os seus componentes podem ser removidos a qualquer momento facilitando as operações de manutenção da via. A atenuação de vibrações esperada com este sistema é cerca de 10-12 dBv, em relação a um sistema de via de fixação direta rígida. e) Sistema de superestrutura com MASSA MOLA em apoios discretos Em dois túneis onde a infra-estrutura já estava concluída (um com 392 m e outro com 1.140 m de extensão), houve a necessidade de aplicação de um sistema altamente eficiente de atenuação de vibração e ruído secundário. Para isso foi adotado o sistema de superestrutura com sistema de massa mola, consistindo numa laje flutuante sobre apoios discretos, constituídos de material resiliente CorckRubber, fixos a uma forma de fundo perdida, e distribuídos segundo um malha predeterminada em projeto.

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Este sistema baseado em apoios discretos permite, além de obter níveis elevados de isolamento de vibrações e de ruído secundário, a possibilidade de alterar a rigidez estática do sistema em função das características da via como, por exemplo, em curvas e nas zonas de transição com outros sistemas de rigidez diferente. Esta flexibilidade de “afinação” das características estáticas e dinâmicas do sistema de isolamento permite reduzir os efeitos dos choques dinâmicos durante a passagem do trem entre diferentes sistemas de via. Alem disto, permite controlar as deformações horizontais e verticais da via como, por exemplo, nas zonas de curvas acentuadas. O sistema foi projetado de forma a permitir a inspeção dos apoios resilientes e a sua eventual substituição. Outra preocupação de projeto foi a minimização do ruído aéreo emitido pela laje flutuante para o interior do túnel, através da divisão desta em segmentos com um comprimento predefinido e isolados entre si. A fixação do trilho foi feita através da utilização do sistema Pandrol, com placas de apoio contendo palmilhas de material resiliente inseridas somente sob o patim do trilho. As placas são dotadas de buchas rígidas com furos excêntricos que permitem a regulagem das mesmas nas direções lateral, longitudinal e vertical, facilitando os ajustes de bitola tanto na montagem da via, como nas operações para a correção da mesma devido ao desgaste dos trilhos e/ou eventuais recalques que possam ocorrer com o tempo. A atenuação de vibração e ruído secundário esperada com este sistema é cerca de 25-30 dBv, em relação a um sistema de via em fixação direta rígida. f) Sistema de superestrutura com MASSA MOLA associado ao sistema de placas de apoio dotadas de palmilhas resilientes sob o trilho e a placa Em todo o elevado onde se encontra a Estação Pêssego, com o também nas transições dos dois túneis adjacentes ao mesmo, perfazendo uma extensão de 1,2 km de via dupla, houve a necessidade de aplicação de um sistema massa mola, associado ao sistema de placas de apoio dotadas de palmilhas resilientes sob o trilho e a placa. Esta solução foi devida à altura disponível para assentamento da via bem como a esbeltez do elevado. No projeto deste sistema, em função da espessura livre resultante destinada à laje de concreto, houve a necessidade de se projetar um sistema de via através da combinação do sistema massa mola com laje flutuante sobre manta de elevada

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eficiência antivibratória constituída por material resiliente, CorkRubber, com o sistema Pandrol LST (Low Stiffness Track) para a fixação do trilho à laje flutuante. Desta forma, obtiveram-se três níveis de isolamento de vibrações. O primeiro sob laje flutuante, contribuindo com a maior parcela para o sistema de isolamento, melhorado pela adição dos outros dois níveis de isolamento diretamente sob o patim do trilho e sob a placa de apoio. Esta solução combinada resulta num sistema bastante eficiente na atenuação das vibrações e ruídos secundários para uma laje flutuante com uma espessura reduzida. A atenuação esperada com esse sistema é cerca de 20-25 dBv, em relação a um sistema de via em fixação direta rígida. Comprovação de Desempenho dos Sistemas No desenvolvimento do projeto, foram realizados ensaios no laboratório do Centro de Tecnologia da UNICAMP para homologação e comprovação de desempenho na atenuação de vibrações e ruídos secundários dos sistemas acima mencionados. Os resultados dos ensaios em laboratório mostram que todos os sistemas apresentam resultados positivos, tanto quanto aos desempenhos dinâmico e estático e resistência dos materiais, como na comprovação de desempenho na atenuação das vibrações e ruídos secundários. Com a exclusão das obras após instalação de todos os sistemas de sinalização e tração elétrica, serão possíveis as comprovações reais através de testes para as medições das vibrações e ruídos, da transmissibilidade entre as diversas estruturas, bem como entre o solo e as edificações vizinhas. Estes testes serão executados com a passagem dos trens, a fim de serem obtidos os parâmetros reais dos níveis de vibrações e ruídos, podendo então compará-los com as especificações pelo Metrô de São Paulo. Desta forma poderá se constatar a real eficiência de cada sistema e monitorá-los de forma a verificar o seu comportamento e desempenho ao longo do tempo.

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A via permanente está sujeita à ação indesejável de dois elementos principais: do crescimento e da presença de mato e do acúmulo de lixo ao longo da faixa ferroviária. Cada um desses elementos traz conseqüências ao funcionamento satisfatório da via permanente. O crescimento e a presença do mato prejudica a visualização adequada da via, além de propiciar um aumento da umidade do lastro que acaba gerando um apodrecimento precoce dos dormentes de madeira.

Vegetação sobre a via (lastro colmatado) O acúmulo de lixo, principalmente do tipo orgânico, favorece o aparecimento de ratos, sujando e colmatando o lastro, além de causar o entupimento das galerias e bueiros da via permanente. Torna-se então indispensável o controle desses dois agentes (o mato e o lixo) para que a operação ferroviária não seja comprometida.

Lixo bloqueando canaleta

Capina e Higiene da Faixa Ferroviária

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A CPTM dispõe de uma série de documentos técnicos que descrevem diversos procedimentos de manutenção. A seguir observaremos o procedimento de manutenção denominado “inspeção de capina”. Inspeção de capina Finalidade: Definir atividades de controle das ervas daninhas no leito ferroviário de tal forma que estas permitam a visualização da via e de seus entornos. Resultados Esperados:

— Que o lastro não se apresente sujo e colmatado; — Que não ocorra o apodrecimento prematuro de dormentes; — Que não ocorra a obstrução de galerias e bueiros; — Que não ocorram incêndios devido à existência de erva daninha; — Que não ocorra erosão em área capinada.

Definições - Capina: é a retirada total da vegetação nas proximidades da via permanente com ferramentas ou equipamentos mecânicos. - Capina Química: é o método de erradicação de ervas daninhas com a utilização de aspersão de produtos químicos. - Erva Daninha: é qualquer planta que cresça onde não é desejada. - Herbicida: é todo produto químico destinado ao controle parcial ou total da vegetação daninha. Ferramentas e Materiais Necessários:

— Roçadeira para capim. — Enxada. — Pá. — Foice.

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— Roçadeira Manual. — Facão. — Rastelo. — Carro de mão com pneu largo. — Garfo. — Produto Químico (mata mato). — Pulverizador. — Equipamentos de proteção para aplicação de produto químico.

Atividades Críticas — A aplicação do mata mato é perigosa, necessitando, portanto, de equipamento

de proteção para o aplicador e deve se limitar à faixa de domínio da CPTM exclusivamente.

— Não aplicar o mata mato em época de chuva.

Cuidados Certificar-se de que todos os sinalizadores sonoros e visuais, os coletes reflexivos, uniformes e protetores individuais e coletivos estejam em perfeitas condições de utilização.

— Informar ao centro de controle (C.C.O.) do serviço a ser executado. — Não adentrar na faixa da CPTM sem anuência do centro de controle C.C.O.

Execução

— Antes de se iniciar a capina, deve ser feito um levantamento completo das

condições de infestação por ervas daninhas; — O serviço de capina deve ser executado ao longo da faixa de domínio da

CPTM, distante cerca de (5m) do talude do aterro que forma a banqueta da via permanente, em ambos os lados;

— A faixa a ser tratada deve estar isenta de lixo, de materiais inservíveis, entulho,

etc;

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— Não se recomenda a aplicação de herbicida em vegetação muito alta (mais de 50 cm) antes de roçar.

— Deve ser feito um desmatamento (que consiste no corte e remoção de toda a

vegetação existente) e um destocamento (corte e extração de troncos, tocos e raízes);

— Os materiais provenientes do desmatamento e do destocamento devem ser

removidos para bota-fora ou estocados, não sendo permitida a permanência na faixa da via, o que prejudica a drenagem e gera risco de incêndio;

— A aplicação do herbicida deve ser feita quando a erva daninha voltar a germinar

e apresentar uma altura de 20 à 40 cm; — Deve-se manter uma velocidade constante ao avançar na aplicação do

herbicida, pois quanto maior a velocidade, menor é a quantidade de herbicida que o terreno recebe;

— É recomendado que após a aplicação do herbicida, o terreno permaneça cerca

de 40 dias em repouso; — O solo não deve ser revolvido após a aplicação do herbicida, pois sementes

que não tiveram tempo de contato suficiente com o herbicida poderiam voltar a germinar ao vir para a superfície;

— A época mais adequada para a aplicação do herbicida é logo após a época de

ocorrência das chuvas, ou seja, após o verão; — A aplicação do herbicida deve ser feita preferencialmente em dias nublados e

sem ventos fortes. Observações

— A capina mecânica é rudimentar, não elimina as raízes e nem as sementes que

possam ter caído sobre o solo, o que facilita sua germinação; — A capina química é melhor, pois atinge as raízes e mata as sementes que estão

no solo, o que reduz a periodicidade da aplicação.

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Vagão de Pulverização e Equipamentos Leves de Pulverização A CPTM dispõe de um vagão de pulverização que possui um tanque no qual fica armazenado o herbicida. Este vagão é tracionado por um caminhão de linha e executa suas atividades especialmente à noite. Este equipamento possui capacidade de pulverização em grande escala e em trechos longos da via permanente.

Vagões de pulverização trabalhando na via permanente Além do vagão de pulverização, também estão disponíveis equipamentos leves de pulverização que são usados individualmente por pessoas cujo trabalho é não só pulverizar trechos concentrados da via permanente, mas também outras partes da ferrovia. Os equipamentos básicos de pulverização são: um pequeno reservatório para o herbicida, bico pulverizador ou aplicador e os EPI’s necessários. Herbicidas Como já estudamos, herbicidas é todo o produto químico destinado ao controle parcial ou total da vegetação daninha. Os herbicidas podem ser classificados segundo sua atividade herbicida, modo de aplicação, ou segundo sua semelhança química. Existem hoje no país aproximadamente 75 princípios ativos de herbicidas efetivamente em uso, os quais compõem quase uma centena de formulações, com várias centenas de marcas comerciais. Quando usados corretamente, os herbicidas desempenham seu papel com segurança e eficiência, transformando-se em ferramentas indispensáveis no combate às plantas daninhas. Contudo, se usados da maneira inadequada; podem causar severas perdas econômicas. Alguns tipos de herbicidas são aplicados na forma sólida e são formulados como “granulados”. A grande maioria, entretanto, é aplicada através da

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pulverização após sua diluição em água. Estes são formulados de tal maneira que permitam sua mistura em água. Os herbicidas utilizados na ferrovia são aqueles solúveis em água para que seja possível a pulverização. Para fins ilustrativos mencionamos alguns nomes de princípios ativos: fenoxaprop, halosulfuron, glyphosate, dicamba, paraquat, oxyfluorfin, bentazol, metribuzin, isoxaflutole e outros. Desratização Como comentamos anteriormente, o acúmulo de lixo na via permanente (principalmente o do tipo orgânico) favorece o aparecimento de ratos. Isto ocorre principalmente na região das plataformas das estações de trens em conseqüência do lixo que os passageiros lançam na via. Com o aparecimento de ratos, torna-se necessário que a ferrovia passe a tomar medidas para que haja a erradicação desses animais indesejáveis. Uma das maneiras mais conhecidas de se acabar com os ratos é através da aplicação de veneno. Este produto está disponível em pequenas bolsas plásticas que são distribuídas em todas as áreas da via permanente que estejam infestadas. Os produtos destas bolsas atraem os ratos, que rasgam os pacotes e se alimentam de seu conteúdo, vindo posteriormente a morrer. É obvio que esta medida de combate aos ratos nunca dará conta de solucionar o problema totalmente enquanto a via permanente não estiver livre do lixo que nela se acumula e que serve de alimento para estes animais. Uma forma inteligente e mais recomendável de se resolver este inconveniente é através da conscientização dos usuários para que eles não joguem lixo na via.

Funcionário executando a desratização na via

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BRINA, H. L. Estradas de ferro.Rio de Janeiro/São Paulo: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1979. V.1.

BRANCO, J. E. S. C.; Ferreira, R. (Ed). Tratado de estradas de ferro. Rio de Janeiro: Reflexus Estúdio de Produção Gráfica, 2000.

Diversos catálogos e manuais técnicos, incluindo alguns da CPTM.

Alguns Textos de autoria de Anselmo Pereira de Lima, professor CPTM-SENAI, baseados em pesquisa de campo na CPTM.

Referências

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