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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
FERROVIA – VIA PERMANENTE
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
ELVIS DIÓGENES LAUERMAN
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho deConclusão de Curso
FERROVIA – VIA PERMANENTE
ELVIS DIÓGENES LAUERMAN
Como requisito parcial para obtenção do grau de
Graduado em Engenharia Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Prof. (Me) Hugo Martinez Maciel (UFSM)
(Presidente/Orientador)
Prof. (Dr) Deividi da Silva Pereira (UFSM)
Prof.(Dr) Talles Augusto Araujo
Santa Maria, 17 de julho de 2008.
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1 INTRODUÇÃO
Diversos países europeus utilizavam ferro vias desde o início do século XVI. No
entanto, estas ferrovias destinavam -se principalmente para o transporte do carvão e minério de
ferro extraídos de minas subterrâneas. As ferrovias de mineração consistiam de dois trilhos de
madeira que penetravam até o interior da mina. Homens ou cavalos empurravam vagões
munidos de rodas ou frisos ao longo dos trilho. Os vagões moviam -se com mais facilidade
sobre os trilhos do que sobre a terra cheia de sulcos e enlameada, ou sobre o chão das minas.
No início do séc. XVIII, as companhias de exploração de carvão da Inglaterra
iniciaram a construção de pequenas estradas de trilhos de maneira para transportar carvão na
superfície e no subsolo. Cavalos impulsionavam uma sucessão de vagões sobre os trilhos. Em
meados do séc. XVIII os trabalhadores começaram a revestir os trilhos de madeira com tiras
de ferro a fim de torná-los mais duráveis. Mais ou menos na mesma época, os ferreiros
ingleses deram início à fabricação de trilhos inteiramente de ferro. Os trilhos eram munidos de
bordas para conduzir vagões com rodas comuns. No final do séc. XVIII, os ferreiros estavam
produzindo trilhos inteiramente de ferro e sem bordas, que conduziam vagões com rodas
munidas de bordas.
Nesse período, inventores desenvolviam a máquina a vapo r. No início do séc. XIX, o
inventor inglês Richard Trevithick construiu a primeira má quina capaz de aproveitar a alta
pressão do vapor. Montou-a sobre uma subestrutura de quatro rodas planejada para se
deslocar sobre trilhos. Em 1804, Trevithick fez uma e xperiência com este veículo, puxando
um vagão carregado com 9 toneladas de carvão por uma extensão de 15 km de trilhos. Era a
primeira locomotiva bem-sucedida do mundo. Logo, outros inventores ingleses seguiram seu
exemplo.
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Figura 01 – Primeira Locomotiva a vapor
Fonte: www.pt.sikipedia.org/wiki/trem
Um construtor de locomotivas inglês, George Stephenson, construiu a primeira
ferrovia pública do mundo, ligando Stockton a Darlington; foi inaugur ada em 1825. Cobria
uma distância de 32 km. Tornou-se a primeira ferrovia a conduzir trens de carga em horários
regulares. A segunda ferrovia de Stephenson foi entregue ao publico em 1830. Tinha 48 km
de extensão e ligava Liverpool a Manchester. Foi a prim eira ferrovia a conduzir trens de
passageiros em horários regulares.
Foi Stephenson quem pela primeira vez sentiu a necessidade de as ferrovias de um
país possuírem uma bitola padrão. A bitola adotada para as ferrovias por ele construídas -
1,435m - correspondia ao comprimento dos eixos de muitos carros puxados por cavalos. Esta
bitola foi adotada pela maioria das ferrovias européias, norte -americanas e canadense.
A construção de ferrovia difundiu -se rapidamente da Inglaterra para todo o continente
europeu. Por volta de 1870, a espinha dorsal da atual rede ferroviária da Europa já havia sido
construída. As linhas principais e auxiliares adicionais foram construídas durante o final do
séc. XIX e princípio do séc. XX. Algumas dessas linhas exigiram a constru ção de túneis
através dos Alpes para ligar a França, a Suíça e a Itália. O túnel Simplon, que une a Itália a
Suíça, foi concluído em 1906. É um dos maiores túneis ferroviários do mundo, com 20 km de
extensão.
As ferrovia abriram as portas do mundo ao comé rcio e à colonização. Após a
construção de ferrovias, em meados do séc. XIX, o Oeste norte -americano, a Argentina e o
Brasil experimentaram uma fase de acelerado desenvolvimento. Mais ferrovias cortaram a
América do Sul, inclusive na montanhosa região dos Andes. Uma dessas ferrovias, a Central
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Railway do Peru, começou a ser construída em 1870. Esta ferrovia é a mais alta com bitola
padrão do mundo, elevando-se a cinco mil metros acima do nível do mar.
No final do séc. XIX, a Inglaterra, a França e a Aleman ha construíram ferrovias em
suas colônias africanas e asiáticas. A Inglaterra, por exemplo, promoveu a construção de
quase 40.200 km de linhas férreas na Índia no final do séc. XIX. A União Soviética iniciou os
trabalhos de construção dos nove mil quilômet ros de linhas da Transiberiana em 1891; a
ferrovia foi concluída em 1916. A Transiberiana é a linha férrea contínua mais extensa do
mundo. A Austrália deu início aos trabalhos de construção de uma ferrovia através das
planícies do sul em 1912. A linha, con cluída em 1917, estende-se por 1.783 km, ligando Port
Pírie, na Austrália do Sul, a Kalgoorlie, na Austrália Ocidental.
Gradativamente, os engenheiros foram aumentando a potência e a velocidade das
locomotivas a vapor. No final do séc. XIX, muitos trens j á desenvolviam com facilidade 80 a
100 km/h. Os engenheiros, ainda nesse mesmo período, projetavam as locomotivas elétricas.
Em 1895, a Baltimore and Ohío Railroad colocou em operação um trem elétrico através de
um túnel de 5.600m embaixo da cidade de Balt imore. A Baltimore and Ohio foi portanto a
primeira ferrovia a empregar a locomotiva elétrica em serviços ferroviários. Muitas ferrovias
européias eletrificaram suas linhas principais a partir do início do séc. XX.
Depois da metade do séc. XIX, as ferrovi as introduziram o uso do aço na fabricação
de trilhos e vagões. Os trilhos de a ço têm duração 20 vezes superior a dos trilhos de ferro, e
assim foram, aos poucos, substituindo estes últimos. Os primeiros vagões de carga e de
passageiros eram estruturas fra cas, basicamente de madeira. Os vagões de passageiros
fabricados inteiramente de aço entraram no serviço regular em 1907 e logo substituíram a
maioria dos carros de madeira. Os primeiros vagões de carga totalmente de aço entraram em
circulação mais cedo, em 1896. No final da década de 1920, eles já haviam substituído quase
que totalmente os vagões de madeira.
As primeiras ferrovias apresentavam índices de acidentes muito elevados. Em meados
do séc. XIX, porém, importantes inovações melhoraram o grau de seg urança das estradas. Em
1869, o inventor norte-americano George Westinghouse patenteou um freio a ar. Com esses
freios trens poderiam parar ou diminuir a velocidade muito mais, rapidamente do que com os
freios manuais, até então usados. Em 1873, um invento r amador norte-americano Eli Janney,
patenteou um dispositivo de engate de vagões automático. Antes da invenção de Janney, a
operação de engate era realizada manualmente. Muitos empregados encarregados da operação
dos freios e chaves perderam dedos e mãos enquanto engatavam vagões.
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A construção de linhas de telégrafos elétricos na metade do séc. XIX tornou possível o
sistema de sinalização por zona. Os sistemas manuais tornaram -se comuns antes do final do
século. Em 1872, o engenheiro norte -americano WilIiam Robinson patenteou o circuito de
linha, usado em sistemas de sinalização automáticos. Os circuitos de linha, porém, só foram
amplamente empregados depois de 1900.
Enquanto isso, um número crescente de pessoas viajava de trem. As próprias ferrovias
procuravam atrair os passageiros. Em 1867, um inventor e homem de negócios norte -
americano, George Pullman, começou a fabricar um vagão -dormitório que inventara no final
da década de 1850. Outros vagóes -dormitórios já se encontravam em uso antes do de Pullman
entrar em serviço, mas este obteve uma aceitação muito maior que a dos demais. Por volta de
1875, cerca de 700 vagões-dormitórios Pullman circulavam nos Estados Unidos da América e
em outros países. As ferrovias também introduziram luxuosos vagões -restaurantes e vagões-
salão para atender aos viajantes. (Fonte: Enciclopédia Delta Universal, vol. 6 e 9. 1985 ,
páginas da internet)
A ferrovia brasileira teve sua primeira tentativa de implantação em 1835, quando o
regente Diogo Antônio Feijó promulgou uma lei, c oncedendo favores a quem quisesse
construir e explorar uma Estrada de Ferro ligando o Rio de Janeiro às capitais de Minas
Gerais, Rio Grande do Sul e Bahia. Não houve interesse na ocasião, em tão arriscado negócio.
Outras tentatias vieram depois, porém sem obter êxito. Em 27 de Abril de 1852, a Presidência
da Província do Rio de Janeiro, contratou com Irineu Evangelista de Souza, mais tarde Barão
e Visconde de Mauá, a construção de uma Via Férrea, que partindo do Porto de Mauá, fosse
até a Raiz da Serra de Petrópolis.
Para levar a efeito o projeto, em 29 de Maio do mesmo ano, na sede do Banco do
Brasil no Rio de Janeiro, foi fundada a Imperial Companhia de Navegação a Vapor e Estrada
de Ferro de Petropolis, com capital de 2 Mil Contos de Réis, divididos em 1 0 mil ações de
Duzentos Mil Réis cada. Irineu subscreveu pessoalmente um terço das ações e, pelos
estatutos, foi nomeado Presidente da Companhia.
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Figura 02 – Mapa da ferrovia do Rio de Janeiro
Fonte: www.anpf,com.br/histnostrilhos/historianostril hos10_novembro2003.htm.
O Decreto do Governo Geral N.º 987 de 12 de Junho de 1852, concedeu -lhe o
privilégio por 10 anos, para a navegação a vapor entre a Côrte (Rio de Janeiro) e o Porto de
Mauá e já no dia 29 de Agosto do mesmo ano, n a localidade de Fragoso, Distrito de
Inhomirim, foram inaugurados os trabalhos de construção da ferrovia, com a presença do
Imperador e outras autoridades, trabalhos estes que foram conduzidos pelos Engenheiros
ingleses William Bragge, Roberto Milligan e Joseph Cliffe.
A Lei Provincial N.º 602 de 23 de Setembro, aprovou o Contrato de 27 de Abril,
concedendo Privilégio de Zona lateral de 6 léguas (30 quilômetros) ao longo da via férrea por
um período de 30 anos. Já o Decreto N.º 1088 de 13 de Dezembro, conc edeu ao mesmo Irineu
o Privilégio por 80 anos para a construção de uma outra ferrovia que partindo de Petrópolis,
passasse pelo rio Paraíba no lugar denominado Tres Barras e daí seguisse para o Porto Novo
do Cunha. Os Estatutos da Companhia foram aprovados , com algumas modificações, pelo
Decreto N.º 1101 de 29 de Dezembro.
Em 6 de Maio de 1853, foi assinado com a municipalidade do Rio de Janeiro, o termo
de sub-locação do velho trapiche e do terreno contíguo a Prainha (hoje praça Mauá) para sede
da Companhia. Em 5 de Setembro do mesmo ano foi realizada a primeira experiência com
uma Locomotiva em um trecho de 2 quilômetros.
Em 30 de Abril de 1854, com a presença da Comitiva Impe rial, foi inaugurada a
Ferrovia no trecho de 14,5 kms entre Mauá e Fragoso. Nes ta oportunidade, o Imperador
conferiu a Irineu Evangelista de Souza o título de Barão de Mauá. A Locomotiva que
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transportou a comitiva imperial recebeu o nome de Baronesa, em homenagem a Maria
Joaquina, esposa de Mauá. No dia seguinte abriu -se o tráfego ao público. O transporte de
cargas iniciou-se somente seis meses mais tarde, em 1.º de Novembro. Em 16 de Dezembro
de 1856, foi inaugurado o trecho até a Raiz da Serra, ficando assim a Ferrovia com seus 16,1
quilômetros de extensão.
Tendo a Companhia renovado seus estatutos, foram eles aprovados pelo Decreto N 2
Para reduzi seu capital de 2 Mil para Mil Contos de Réis
Tendo a Companhia renovado seus estatutos, foram eles aprovados pelo Decreto N.º
2646 de 19 de Setembro de 1860, que ampliou o prazo para a Nav egação a Vapor de 10 para
30 anos. Por Decreto N.º 4761 de 24 de Julho de 1871 foi concedida à Companhia permi ssão
para reduzir seu capital de 2 Mil para Mil Contos de Réis.
Em 31 de Agosto de 1872 a Presidência da Província do Rio de Janeiro contratou co m
Mauá, o prolongamento da Estrada até o Alto da Serra, sendo desde logo adotado para a
construção da linha o sistema Riggenback (cremalheira central). A Lei Provincial N.º 1965 de
10 de Dezembro de 1873 não só aprovou o Contrato de 31 de Agosto, como conc edeu a
garantia de juros de 7% sobre o máximo capital de 600 Contos de Réis. Estudos posteriores
feitos pelo Engenheiro Francisco Pereira Passos porém, mostraram que seria necessário o
dobro deste capital para levar a ferrovia serra acima com segurança. So bre o novo capital de
1200 Contos, requereu Mauá nova garantia que lhe foi negada. O contrato acabou caducando.
Em 28 de Fevereiro de 1879 contratou a Província do Rio de Janeiro a construção do
mesmo trecho com Miguel Calógeras, Pandiá Calógeras e Luiz B errini (futura Companhia
Estrada de Ferro Príncipe do Grão Pará) aos quais Mauá cedeu generosa e gratuitamente os
estudos que Passos fizera e que lhe haviam custado 30 Contos de Réis. Neste mesmo ano foi o
capital da Companhia elevado a 1.100 Contos, em vi rtude das resoluções das Assembléias
Gerais de 9 de Maio de 1878 e 10 de Junho de 1879.
Em 20 de Fevereiro de 1883, foi aberto ao tráfego o trecho da Raiz da Serra até
Petrópolis, em bitola métrica, pela Companhia Grão -Pará, cujas obras tiveram início em
Agosto de 1881, tendo sido abandonados o estudos cedidos por Mauá e realizados novos que
resultaram em novo traçado que reduziu as despesas a razão de 60%. O prazo marcado no
Privilégio concedido pela Província à ferrovia de Mauá em 27 de Abril de 1852, fo i
prorrogado por mais 70 anos, em 21 de Fevereiro.
A 18 de Maio de 1883 fez a Grão -Pará, aquisição do ativo e passivo da Imperial
Companhia de Navegação a Vapor e Estrada de Ferro de Petrópolis, transferindo -lhe esta os
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seus privilégios, a linha férrea e material flutuante pela quantia de 2 mil contos de réis,
mediante pagamento em títulos preferenciais (debêntures), vencendo os juros de 6,5 % ao ano
e 1% de amortização. Em Assembléia Extraordinária de 4 de Junho, a diretoria da Companhia
de Mauá, aprovou o contrato de venda. Passou então a ferrovia de Mauá a constituir a 1.ª
Secção da Estrada de Ferro Príncipe do Grão -Pará, tendo sido sua bitola reduzida de 1,68
metro para 1 metro, evitando-se assim baldeações na Raiz da Serra.
A locomotiva Número 1, a Ba ronesa, foi então recolhida para Preservação
encontrando-se desde então no Museu Ferroviário do Engenho de Dentro, no Rio.
Na sua existência enquanto E.F. Mauá, o principal elemento de tráfego foi o transporte
de passageiros durante o verão. O número exce dia a 32 mil por ano. A parte marítima da
empresa absorvia 40% das despesas gerais, o que muito favoravelmente depunha em favor da
via-férrea.
Nos seus cinco primeiros anos (1854 -58) a Empresa não apresentou uma renda
satisfatória. Depois de aberto ao tr áfego a Estrada de Rodagem União e Industria, ligando
Petrópolis a Juiz de fora, a renda melhorou sensivelmente, o que manteve -se por 10 anos. Em
1869, o Governo fez um contrato de parceria com a União e Indústria, obrigando -a a entregar
suas cargas à E.F. D. Pedro II. Neste ano, o saldo da empresa foi praticamente nulo. De 1870
em diante, sem obter garantias oficiais, a Empresa, observando a mais severa economia,
começou a apresentar resultados apenas satisfatórios. Novas concessões para construção de
vias férreas concorrendo com a de Mauá, surgiram. A primeira não foi levada a efeito, para
alívio de Mauá, abriu porém possibilidades para que mais tarde outra se instalasse, e vindo
justamente a entroncar-se com a sua ferrovia .
Sem maiores esperanças, decidiu a direção da empresa vendê-la a Grão Pará.
A Estrada de Ferro Mauá, partia do porto de Mauá, na altitude de 3,66m sobre o nível
do mar, desenvolvendo-se por planícies paludosas cortadas pelos rios Caioaba e Inhomirim,
até a Raiz da Serra da Estrela (Se rra de Petrópolis), na altitude de 44m, com um percurso de
16,1 quilômetros.
No porto Mauá, havia telheiros, armazéns e plataforma para movimento de cargas e
passageiros, além de uma ponte marítima para o serviço que era feito por barcas de vapor
entre o aquele porto e o da Prainha no Rio de Janeiro. As Oficinas estavam situadas na Raiz
da Serra. Esta ferrovia tinha 14,5 km de extensão, e era percorrida em 23 minutos . (Fonte:
www.anpf,com.br/histnostrilhos/historianos trilhos10_novembro2003.htm).
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Após 1953, a rede Ferroviária do Brasil atingiu 37.200 km, ficando por muitos anos
estacionada a sua extensão ferroviária.
Em 1957, surgiu a Rede Ferroviária Federal S.A com mais de 24.000 km, que tee por
escopo tornar a exploração das ferrovias a mais econômica p ossível, de modo a diminuir
gradativamente os déficits operacionais.
No ano de 1997, acontece o leilão de privatização da malha sul da Rede Ferroviária
Federal, abrangendo os estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul, vencendo o
mesmo, a empresa denominada FERROVIA SUL ATLÂNTICO (FSA). O contrato foi
assinado em favor da Concessão de Administração e uso do Patromônio por 30 anos com
possível prorrogação para mais 30 anos a partir do vencimento. A empresa, no ano de 1998,
através de contrato operacional, entra na concessão ferroviária do trecho Sul do Estado de
São Paulo.
Em 1999, com a aquisição das Ferrovias Argentinas (MESO e BAP), passa a chamar -
se AMÉRICA LATINA LOGÍSTICA DO BRASIL S.A (ALL), que mais tarde, em 2001,
ocorreu a Integração total das Operações da DELARA LTDA, uma das maiores empresas de
logística do Brasil, englobando desta forma, transporte ferroviário e Rodoviário no Brasil,
Argentina e Uruguai.
Em 2006, com a aquisição da Brasi l Ferrovias, abrangendo a região Central do País, a
ALL se consolida como Maior Empresa de Logística da América Latina e uma das maiores do
mundo.
A ALL transporta para clientes de variados segmentos , como commodities agrícolas,
insumos e fertilizantes, combustíveis, construção civil, florestal, siderúr gico, higiene e
limpeza, eletroeletrônicos, automotivo e autopeças, embalagens, químico, petro -químico e
bebidas. A Companhia oferece uma gama completa de serviços de logística, combinando as
vantagens econômicas do transporte ferroviário com a flexibilida de do transporte por
caminhão, em uma área de cobertura que engloba mais de 75% do PIB do Mercosul.
Hoje o transporte ferroviário, torna -se um meio muito considerável para a solução do
transporte terrestre, tanto pela economia de energia quanto pela econo mia com o confronto
rodoviário. (Fonte: Cadernos técnicos ALL).
O objetivo deste estudo consist e em investigar, melhor conhecendo, os aspectos de
operação da via permanente , elementos que a compõem, principais defeitos e soluções,
garantindo assim, a circulação segura dos veículos ferroviários.
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Figura 03 – Mapa ferroviário do Rio Grande do Sul
Fonte: Arquivos ALL
D O S ULR I O G R A N D E
ESQUEMA DAS LINHAS DA ALLESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
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2 REVISÃO DA LITERATURA
Este capítulo dedica-se a revisão da literatura existente que trata do tema,
apresentando os aspectos relevantes destacados pelos autores, no que tange a via permanente
das ferrovias. Necessário se faz enfatizar, entretanto, a notada escassez de literatura versando
sobre o assunto. As produções dos autores, com raras exceções, datam de mais de uma
década, demonstrando que o assunto perdeu o interesse acadêmico por um longo período,
devido a grave estagnação sofrida pelo transporte ferroviário brasileiro. Após a privatização
deste serviço, com a retomada do modal ferroviário, espera -se que as pesquisas acadêmicas
voltem-se mais intensamente para o setor, resultando na produção de novos materiais
bibliográficos atendendo a demanda crescente por conhecimento específico na área de
ferrovias.
Na bibliografia consultada, (BRINA, Helvécio Lapertosa. Estradas de Ferro, Rio de
Janeiro, 1979), (STOPATTO, Sérgio. Via Permanente ferroviária: Conceitos e aplicações,
São Paulo, 1987), nota-se uma unanimidade quanto a importância da superestrutura na
operação da via permanente. Assunto a ser tratado na seqüência do present e trabalho.
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3 ELEMENTOS COMPONENTES DA VIA PERMANENTE
Todo o conjunto da via permanente é denomidado de infra-estrutura, ou seja, é o
conjunto de trilhos montados sobre dormentes de madeira ou concreto, lastro e sublastro, em
duas fileiras, separados por denterminada distância (bitola). É a parte da via que tem com
função, permitir o deslocamento seguro dos trens.
A superestrutura das estradas de ferro está sujeita ao desgaste das roda dos veículos de
circulação, devido a este motivo, preci sa ser renovada quando seu desgaste atingir o limite de
tolerância exigido pela segurança e conforto da circulação dos materias rodantes.
Os principais elementos da superestrutura são:
Lastro
Dormentes
Trilhos
Aparelho de via
Figura 04 – Detalhe da superestrutura da via permanente –
Fonte: Cadernbos Técnicos ALL
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3.1 Lastro
É o elemento da superestrutura situado entre os dormentes e a plataforma, geralmente
é composto de pedra britada, mas também pode ser composto de terra, cascalho, escória,
areia. É o elemento da estrura onde são assentados os dormentes. Sua altura na via principal
de circulação é de 20 a 25 centímetros, sendo esta altura medida a partir da face inferior do
dormente. O lastro tem as seguintes funções:
Distribuir de forma uniforme sobre a plataforma os esforços resultantes das
cargas dos veículos, produzinto uma taxa de trabalho menor na plataforma;
Impedir os deslocamentos dos dormentes, vertical como horizontalmente;
Formar um suporte, até certo limite de forma elástica, aten uando as trepidações
resultantes da passagens dos veículos rodantes;
Sobrepondo-se a plataforma, suprimir suas irregularidades, formando uma
superfície contínua e uniforme para os dormentes e trilhos;
Facilitar a drenagem da superestrutura
Para desempenhar tais 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;
Ser resistente aos agentes atmosféricos;
Não produzir pó, prejudicial ao material rodante;
Deve ser francamente permeável para uma boa drenagem.
3.1.1 Especificações
O Lastro deve obedecer principalmente as seguintes especificações:
Granulometria
Desgaste
Resistência à ruptura
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3.1.1.1 Granulometria
As especificações adotadas em nosso país seguem tanto quanto possível as
especificações da AREA (American Engineering Association).
As pedras do lastro não devem ter grandes dimensões, pois nesse c aso funcionariam
como “cunhas” e o nivelamento sería pouco durável. Por outro lado, dimensões muito
pequenas acarretariam uma rápida “colmatagem” do lastro, perdendo este a sua função
drenante. As especificações modernas determinam que as pedras do lastro tenham dimensões
entre ¾”e 2½” (2 – 6cm).
Figura 05 – Lastro Colmatado
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.2 Dormentes
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 a distância entre eles (bitola).
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Para desempenhar esta finalidade será necessário:
As dimensões no comprimento e na largura devem fornecer uma superfície de
apoio suficiente para que a taxa de trabalho no lastro não ultrapasse certo
limite;
Sua espessura lhe dê necessária rigidez, permitindo, entretanto alguma
elasticidade;
Suficiente resistência aos esforços;
Permitir com relativa facilidade o nivelamento do lastro (socaria) na sua base;
Durabilidade;
Que se oponha eficazmente aos deslocamentos longitudinais e transversais da
via;
Permitir boa fixação do trilho, isto é, uma fixação firme sem ser
excessivamente rígida.
Quanto ao material que é feito, os mai s usados atualmente são dois:
Madeira
Aço
3.2.1 Dormente de Madeira
A madeira reúne quase todas as qualidades exigidas para o dormente. Continua a ser,
até o presente, o principal tipo de dormente. Estuda -se há alguns anos, outros materiais para
substituir esse tipo de dormente, devido a fatores como a escassez, reflorestamento deficiente
e o uso de madeiras de boa qualidade para fins mais nobre e preços mais elevados.
3.2.1.1 Durabilidade dos dormentes de madeira
Além da qualidade da madeira, outros t êm influência na durabilidade, tais como:
Clima;
Drenagem da Via;
Peso e velocidade dos trens;
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Época do ano em que a madeira foi cortada ;
Grau de secagem;
Tipo de fixação do trilho;
Tipo de lastro;
Tipo de placa de apoio do trilho do dormente .
A vida útil do dormente da madeira é em função da resistência ao apodrecimento e ao
desgaste mecânico. O ponto mais vulnerável do dormente é o local de fixação do trilho.
A escolha do dormente de madeira está, portanto, condicionada a estes fatores:
Pela sua resistência à destruição mecânica – pela dureza e coesão da madeira;
Pela sua resistência ao apodrecimento (ação de fungos);
Pela maior ou menor facilidade de obtenção;
Por razões de ordem econômica.
3.2.1.2 Vantagens e desvantagens do dormente de madeira
Vantagens:
Menor custo inicial;
Resistem grandes cargas por eixo;
Flexibilidade;
Rolamento suave;
Elasticidade;
Fácil manuseio;
Bom isolamento elétrico;
Permite uso nas juntas;
Absorvem melhor o descarrilamento;
Aceitam reemprego em outras linhas e bitolas infe riores;
Uso de todo tipo de fixação;
Possibilidade de mudança de perfil do trilho sem perda do dormente.
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Desvantagens:
Perda da resistência ao deslocamento das fixações rígidas (correção de bitola);
Possibilidade de queima;
Necessidade de reflorestamento constante;
Crescente escassez de matéria prima;
Vida útil decrescente.
Quanto às dimensões dos dormentes de madeira, as normas estabelecem:
Bitola estreita (1m): 2,00 x 0,22 x 0,16m
Bitola larga (1,60m): 2,80 x 0,24 x 0,17m
Figura 06 – Medidas dos dormentes de madeira
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Os dormentes para emprego em pontes e em aparelhos de mudança de via são de
dimensões especiais, por isso são chamados de dormentes especiais.
3.2.2 Dormentes de Concreto
Os dormentes de concreto arma do imitaram na sua comcepção a forma dos dormentes
de madeira, constituídos de um bloco de concreto, com seção constante. Porém os resultados
não foram satisfatórios. Choques e vibrações causavam trincas e fissuras, apesar da armação
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metálica para resistir aos esforços de tração. As fissuras degeneravam em verdadeiras
rupturas. Essas trincas apareciam na parte média do dormente em conseqüência do apoio
irregular sobre o lastro. Instalação defeituosa ou devido a recalque no lastro, acarreta em
momentos fletores extremamente elevados.
Figura 07 – Dormentes Monobloco de Concreto
Fonte Cadernos Técnicos ALL
Após a experimentação em diversas estradas de ferro, principalmente na França,
Alemanha, Bélgica e outros países, surgiram os princi pais tipos de dormentes de concreto:
Concreto protendido (monobloco)
Misto (concreto e aço) ou bi -bloco
3.2.2.1 Dormentes de concreto protendido
Com o progresso na tecnologia do concreto protendido e com a melhoria do seu
desenho, com a face inferior ma is alta na parte central e com protensão reforçada, foram
constituídos dormentes de concreto protendido de alta qualidade e que tem se portado
satisfatoriamente nas linhas, capazes de resistir a fortes impactos.
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Vantagens:
Previsão de vida útil elevada;
Grande estabilidade da Via;
Invulnerável a fungos e fogo;
Possibilidade de fabricação próxima ao local de emprego;
Possibilidade ilimitada de produção;
Manutenção rígida da bitola;
Facilidade de inspeção e controle;
Menor taxa de aplicação por Km;
Admite várias opções de fixação elástica.
Desvantagens:
Custo do investimento inicial;
Dificuldade de manuseio;
Maior probabilidade de quebra nos descarrilamentos;
Falta de comprovação da vida útil;
Exige maior cuidado com lastro para evitar apoio na parte central ;
Exigência de socaria com maior cuidado;
Exige boa infra-estrutura;
Não permite aproveitamento em condições acima do projetado;
Necessita de maior volume de lastro .
3.2.2.2 Dormentes mistos ou bi -blocos
É constituído de dois blocos de concre to ligados a uma barra metálica, conforme
figura 8. Esta viga metálica desempenha um papel preponderante, porque tem um
comprimento quase igual ao total do dormente e constitui a rebusta armadura principal dos
blocos de concreto. O dormente RS como é chamado, pesa aproximadamente 180 kg, contém
cerca de 7 kg de armaduras de aço, além da viga, tendo como principal função, solidificar
estreitamente os blocos com a viga metálica e cintar o concreto em torno desta. Graças à
elasticidade da viga, 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
alternada, aos quais é muito difícil de resistir com os dormentes de concreto protendido. A
31
resistência transversal é 40% supe rior à linha clássica sobre dormentes de madeira. No
dormente RS, a fixação do trilho, ao invés de utilizar parafuso ao concreto, é feita por meio de
um parafuso ancorado na viga metálica, introduzidos em duros 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. Este tipo de fixação é chamado de
fixação duplamente elástica RN.
Figura 08 – Dormentes de concreto bi-bloco
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Vantagens:
Vida útil elevada;
Maior estabilidade da Via;
Invulnerável a fungos e fogo;
Possibilidade de fabricação próximo do local de emprego;
Possibilidade ilimitada de produção;
Melhor manutenção de bitola;
32
Facilidade relativa de manuseio;
Por sua simetria em caso de acidente permite reaproveitamento;
Facilidade de inspeção e controle .
Desvantagens:
Custo do investimento inicial;
Não suporta impacto de junta;
Não permite uso em AMV´s, cruzamentos e pontes;
Exige boa infra-estrutura;
Maior vulnerabilidade quando dos acidentes;
Exigência de socaria com cuidado para não quebrar as arestas;
Não permite aproveitamento em condições acima do projetado;
Necessidade de maior consumo de lastro.
3.3 Trilhos
O trilho, segundo Brina (1979, p. 44), é o elemento da superestrutura que constitui a
superfície de rolamento para as rodas dos veículos ferroviários.
A forma e o comprimento evoluíram gradativamente, até atingirem os perfis modernos
de grande seção e também seu peso, para permitir as pesadas cargas por eixos dos trens
modernos, um dos fatores que contribuiu para isto acontecer, foi o rápido desenvolvimento da
tecnologia do aço.
O trilho utilizado hoje é do tipo VIGNOLE, idealizado pelo engenheiro inglês
Vignole. Este trilho é composto de três partes: boleto, alma e patim.
33
Quadro 01 – Partes do trilho VIGNOLE
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Geralmente os trilhos são fabricados nos compri mentos padrão de 12, 18 ou 24m. Os
tipos mais comuns de trilho são 32, 37, 45, 50, 57. Assim, para o trilho tipo 37 , cada metro
desse trilho pesa 37 kgf. O tipo de trilho também é denominado TR (exemplo: TR-37).
Para exercer a sua função 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 são:
a) FERRO
b) CARBONO
c) MANGANÊS
d) SILÍCIO
e) FÓSFORO ENXOFRE
O elemento básico do aço é o FERRO com valores em torno de 98% da composição
do trilho, dando-lhe suas principais qualidades.
Os demais elementos combinados entre si irão influenciar nas características
fundamentais do aço, tais como: dureza, e lasticidade e outras.
A maioria dos trilhos fabricados em todo mundo é de aço -carbono, apesar de serem
fabricados em vários países trilhos especiais de “aço -liga”.
34
3.3.1 Trilhos Especiais
As altas tonelagens por eixo passaram a exigir dos trilhos maior resistência ao
desgaste, fator que onera em muito as ferrovias.
Pode-se lançar mão de dois meios para aumentar a vida útil dos trilhos, no que se
refere sobretudo ao desgaste, aumentando a dureza dos mesmos:
a) O tratamento térmico dos trilhos
Tratamento térmico por imersão – todo trilho
Tratamento térmico por chama – só o boleto
Tratamento térmico por indução – energia elétrica – boleto
b) Utilizando-se aços especiais (aços-liga)
No Brasil a CSN fabricou trilho de aço -liga com excelentes resultados à base de
nióbio, manganês e silício, chamado trilho NIOBRAS.
3.3.1.1 Seção Transversal dos Trilhos
Os perfis do boleto 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.
3.3.2 Defeito nos trilhos
Assunto de grande importância na operação ferroviári a, por afetarem não só sua
segurança, como sua economia.
SEGURANÇA – uma fratura de trilho pode acarretar acidentes de grandes proporções.
ECONOMIA – desgaste e avarias prematuras marcam pesadamente os custos de
manutenção.
Conhecer bem esses defeitos, a f im de evitá-los ou às suas conseqüências poderão ter
proporções enormes.
35
Estes podem ser de dois tipos:
Defeitos de Fabricação Defeitos Originados em Serviço
3.3.2.1 Defeitos de Fabricação
a) Vazio (Bolsa de Contratação)
É um defeito grave, porque durante a laminação as paredes do vazio não se soldam,
ficando uma trinca ou fenda, d iminuindo a resistência da peça.
É de difícil identificação a olho nu.
b) Segregação
Consiste na localização das impurezas;
Predominam os compostos de fósforo e enxofre;
Podem ser causas de fissuras ou fendas;
A identificação pode ser a “olho nu”ou através de macrografias.
c) Inclusões
Inclusões não metálicas, provenientes da escória do forno, do revestimento da soleira e
do revestimento da panela. Particularmente perigosa por ser de difí cil descoberta.
Fontes potenciais de enfraquecimento do trilho, pela sua presença quebram a
homogeneidade do metal.
Existem também inclusões gasosas, devidas aos gases que ficam na massa do lingote.
d) Fissuras Transversais
São pequenas cavidades formadas n o final da laminação que podem dar origem,
posteriormente, quando o trilho estiver sob carga, a uma fratura. Quando a fratura está ao
nível do boleto, dando uma escamação ou mesmo ruptura em forma de concha, os americanos
chamam-na de Shelling.
e) Defeitos de laminação
São perceptíveis à simples vista, no fim da laminação e não tem a princípio influência
na seguraná. Consistem freqüentemente em ondulações, rebarbas, pregas, etc.
Tendo em vista o grande perigo que estes defeitos oferecem ao tráfego de trens, f oram
presquisados processos para detectar defeitos internos nos trilhos, após sua fabricação.
Um dos processos mais utilizados pelos fabricantes atualmente é a ultra -sonografia
(ultra-som).
36
3.3.2.2 Avarias originadas em serviço
a) Deformação nas pontas
Devido aos choques e flexões nas juntas temos :
Desnivelamento dos dormentes
Deformação permanente das pontas dos trilhos, que ficam mais baixas.
b) Autotêmpera Superficial
É um fenômeno provocado pela patinação das rodas das locomotivas, e às vezes pelos
efeitos de fricção energética provocada pela frenagem.
c) Desgaste da Alma e do Patim por Ação Química
Determinadas mercadorias transportadas pela estrada de ferro podem provocar por
ataque químico, o desgaste do aço:
Enxofre
Sal
Salitre
Carvão
Etc.
Nas proximidades do mar, a “maresia”.
Nos túneis úmidos também se observa o ataque dos trilhos por oxidação.
d) Desgaste dos trilhos por atrito – dá-se principalmente nar curvas, acentuando -se
nas de pequeno raio devido ao atrito dos frisos das rodas.
e) Desgaste ondulatório – o trilho adquire ondulações de frações de milímetros.
f) Fratura, provocada principalmente por fissuras decorrentes da fadiga.
3.3.3 Vida útil
A vida útil é limitada pelo desgaste do trilho ou pela ruptura por fadiga decorrente do
carregamento cíclico. Geralmente é o d esgaste o fator limitante que ocorre primeiro.
37
3.3.3.1 Desgaste
O desgaste é decorrente da ação mecânica entre a roda e o trilho, que podem ou não
possuir a mesma dureza. A rapidez com que surge o desgaste é função do raio das curvas e do
peso da carga transportada pelo veículos. Para se medir o desgaste utiliza -se aparelhos como o
pantógrafo e as ponteiras. Há ainda uma variável denominada desgaste específico como sendo
a razão entre a área consumida do boleto e a unidade de massa bruta circulada so bre o
mesmo. O limite geralmente estabelecido para o desgate é de 25% da área total do boleto, ou
seja, da seção transversal.
3.3.3.2 Fadiga
É o fenômeno que leva o trilho à ruptura mesmo quando solicitado com uma tensão
menor que a de ruptura. Isso acontece de vido o acúmulo de rearranjos dos cristais do metal
que ocorrem a cada ciclo de solicitação. As passagens intermitentes do trem ao longo dos
anos, constituem um carregametno cíclico que pode levar o trilho à ruptura por esse
fenômeno.
3.3.4 Limite de uso
Este é um assunto que sempre preocupa muito os técnicos ferroviários, saber até que
limite pode ser permitido o desgaste dos trilhos, sem afetar a segurança dos trens. É um
assunto de suma importância, pois leva -se em conta a economia da exploração ferroviária e o
custo da substituição.
38
Figura 09 – desgaste do trilho Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Tabela 01 – Tabela para substituição/inversão do trilho – Fonte: Arquivos ALL
3.3.5 Acessórios dos Trilhos
Os trilhos são assentados e fixados sobre dormentes e isso só é possível deviso aos
acessórios dos trilhos.
Os acessórios dos trilhos podem ser divididos em:
Acessórios de Ligação;
Acessórios de Fixação.
39
3.3.5.1 Acessórios de Ligação
Normalmente os trilhos são assentados em b arras cujos comprimentos são múltiplos
de 12 m (12, 24, 36, 48, 54 m).
O Intervalo entre os trilhos sucessivos em uma mesma fila é necessário para permitir o
trabalho de dilatação dos trilhos e que por esta razão chama -se “junta de dilatação”.
A ligação dos trilhos nas juntas é feita por talas de junção, parafusos e arruelas.
3.3.5.2 Talas de Junção
São talas que unem duas barras de trilho. Podem ter 4 ou 6 furos. Servem para
estabelecer a continuidade do trilho, ligando uma barra a outra. São posiciona das de um e de
outro lado dos trilhos e apertadas com parafusos.
Há três tipos de talas de junção:
Lisa
Nervurada
Cantoneira
As duas primeiras oferecem maior inércia, deformando -se com mais dificuldade.
Existem talas com quatro furos e seis furos. Estas últimas dão uma junta mais firme e
adapta-se melhor à curvatura nas curvas.
As talas de junção são fabricadas por laminação a quente da mesma forma que os
trilhos e assim como estes são fixadas normas de especificações e ensaios para recebimento.
São designadas convencionalmente por: TJ -32, TJ-37, TJ-45, TJ-50, TJ-57; onde os
números indicam os tipos de trilho.
40
Figura 10 – Tala de junção lisa
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.3.5.3 Parafusos
Os parafusos que apertam as talas de junção contra os trilhos são simplesmente
parafusos comuns, com porcas, com arruelas, tendo próximo à cabeça uma “gola” oval, que se
encaixa na TJ 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.
3.3.5.4 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 do tipo GROWER. Absorve vibrações e, mesmo quand o se dá
um ligeiro afrouxamento da porca, matem o aperto desejado.
41
Figura 11 – Acessórios de ligação Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.3.6 Acessórios de Fixação
Tem a função de fixar de fixar as barras de trilho aos dorment es. Podem ser de dois
tipos:
Acessório de fixação Rígida
Acessório de Fixação Elástica
3.3.6.1 Placas de Apoio
São usadas nos dormentes de madeira com qualquer uma das fixações, rígida ou
elástica.
Para aumentar a área de apoio do trilho no dormente, col oca-se entre este e aquele,
uma chapa de aço, com os furos necessários à passagem dos elementos de fixação do trilho ao
dormente.
42
A 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 cortar o dormente,
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.
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.
As placas de apoio recebem as designações de: PA-32, PA-37, PA-45, PA-50, PA-57;
conforme o tipo de trilho correspondente.
Figura 12 – Placa de Apoio
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.3.6.2 Fixação Rígida
Não possui flexibilidade. As mais utilizadas na nossa malha ferroviária são: Tirefond e
Prego de Linha.
43
3.3.6.2.1 Tirefond
Espécie de parafuso de rosca -soberba, cuja cabeça se adapta a chave de aperto ou a
tirefonadeira, ao qual se aparafusa na madeira em furo previamente preparado.
A cabeça do tirefond com base alargada em forma de aba de chapéu e na face inferior
à mesma inclinação do patim do trilho.
Fixação superior ao prego, fica mais solidária com a madeira, sacrifica menos fibra,
oferece mais resistência ao arrancamento (~ 7000 Kg).
O furo fica hermeticamente fechado pelo tirefond evitando a penetração de água, enquanto
que no prego não acontece.
3.3.6.2.2 Prego de Linha
Era o tipo mais comum de fixação, tem seção retangular e termina em cunha. É
cravado a golpes de marreta ou batedeira de pregos, em furos previamente preparados, o
diâmetro do furo é menor que o diâmetro do círculo circunscrito à seção do prego .
Apresenta uma saliência que se apóia no patim do trilho e tem a mesma inclinação do
patim, na parte inferior e também saliência, tipo orelhas que servem para o arrancamento.
O Prego é o menos eficiente das fixações rígidas, tem algumas desvantagens tais
como:
A forma de cunha tem a tendência de rachar a madeira.
Oferece pouca resistência ao arrancamento (~ 2200 Kg).
A folga entre o patim e o prego permite a movimentação longitudinal do trilho.
44
Figura 13 – Tirefond e Prego
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.3.6.2.3 Retensores de Trilhos
É usado para impedir o deslocamento do trilho no sentido longitudinal, mais
conhecido como “caminhamento do trilho”. Seu esfo rço é transmitido diretamente para o
dormente e este ao lastro.
O retensor mais eficiente é do tipo FAIR colocado sob pressão no patim do trilho.
São de duas formas:
FAIR V
FAIR T – Seção transversal T
As fixações elásticas praticamente impedem o deslocamento longitudinal dos trilhos.
Nas fixações rígidas é indispensável à ação dos retensores.
O retensor deve satisfazer os seguintes requisitos:
Poder de retenção superior à resistência ao deslocamento do dormente no lastro
Eficiência em aplicações sucessivas, sem perder o poder de retenção.
Construído de uma única peça
Deve ser de fácil aplicação
Existem especificações para o recebimento desses acessórios:
Testes mecânicos
45
Qualidade de aço
3.3.6.3 Fixação Elástica
A fixação elástica permite maior suavidade ao rolamento dos veículos ferroviários.
Sua eficiência é muito superior às fixações rígidas j á citadas.
Deve apresentar um esforço de fixação superior à resistência de atrito do dormente no
lastro.
A pressão mínima de fixação no trilho é da ordem de 1000 Kg por fixação.
Algumas se adaptam a dormentes de madeira e concreto, e outras só dormentes de
concreto.
As fixações elásticas mais conhecidas são:
Fixação S-75
Fixação RN
Fixação Pandrol
Fixação Deenick
Fixação Fist
Grampo Elástico
3.3.7 Retensionamento para combater o caminhamento dos trilhos
Para evitar o arrastamento dos trilhos, é usado o emprego dos retensores. Este evita o
caminhamento dos trilhos, transferindo ao lastro, através dos dormentes, o esforço resultante.
As extremidades dos TLS (trilho longo soldado) são retensionadas para combater a
movimentação decorrente da dilatação. Entr e as duas extremidades que se movimentam, isto
é, na parte fixa do trilho, deve -se fazer o retensionamento adicional, não só para impedir o
“arrastamento”, como também para proteger o trilho contra uma eventual fratura. Os
retensores são usados como fixaç ões rígidas.
46
Figura 14 – Aplicação de retensores
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
3.3.8 Trilhos curtos
Trilho curto é aquele que quando as folgas nas juntas são suficientes para permitir a
dilatação e contração dos mesmos, i sto é, nos trilhos curtos, os trilhos adjacentes não
exercem, entre si, as pressões através dos topos e das talas.
3.3.9 Trilho longo soldado – TLS
É o tipo de trilho, cujas folgas nas juntas, são inexistentes ou insuficientes para
permitir a dilatação dos mesmos. Assim sendo, sempre ocorrerão esforços transmitidos entre
si por trilhos sucessivos da mesma fila.
3.3.9.1 Características do TLS
Como o TLS é um trilho que elimina as juntas, automaticamente evita:
47
a) Degradação intenssa do nivelamento da via;
b) Deteriorização dos extremos dos trilhos, aumentando o perigo de ruptura nas zonas
das juntas;
c) Desgaste do material rodante;
d) Deslizamento longitudinal dos trilhos devido ao impacto da roda;
Destaca-se uma série de vantagens no uso do TLS:
a) Aumento da velocidade;
b) Diminuição no número de acidentes;
c) Redução do número de dormentes por quilômetro de linha;
d) Economia de placas, parafusos e talas;
e) Aumento da vida útil dos trilhos;
f) Diminuição dos gastos com conservação;
g) Diminuição do número de avarias nos trilhos, em especial os que têm origem nos
furos dos parafusos;
h) Aumento da duração dos dormentes;
i) Permite reutilização dos trilhos.
3.4 Aparelho de mudança de via
Tem a função de desviar os veículos com segurança e velocidade compatível. Dá
flexibilidade ao traçado, mas por ser um elemento móvel da via (único), é peça -chave na
segurança da operação. Possui alto custo de aquisição, necessitando de dormentes especiais e
manutenção freqüente.
Figura 15 – Funcionameno de um Aparelho de Mudança de via
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
48
Figura 16 – Aparelho de Mudança de via
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
49
4 Defeitos / Desconformidades Usuais
4.1 Arrastamento dos trilhos
Entende-se por arrastamento ou caminhamento dos trilhos, o seu deslocamento
longitudinal. Este caminhamento se dá de maneira mais acentuada, no sentido dos trens. Nas
linhas de via dupla em que o tráfego se faz em um só entido, em cada via, o arrastamento
segue geralmente uma só direção; nas linhas de via única, os trilhos correm nos dois sentidos,
tornando o caminhamento quase inperceptível. Este é maior no sentido do tráfego mais
intenso.
Há porém exceções, devidas a fatores da natureza local. Com o deslocamento dos
trilhos, se a resistência que a fixação oferece é superior à resistência oferecida pelo lastro, os
dormentes são arrastados, saíndo se sua posição normal. Isto altera não só a distância entre os
dormentes, como a posição dos mesmos, que podem ficar oblíquos, já que as d uas filas de
trilho correm desigualmente.
As juntas dos trilhos perdem a folga em determinado trecho e têm -se aumentadas em
outra posição. Os pregos de linha ou tirefonds deixam a marca nos trilhos e o conjunto desses
defeitos indica o fenômeno “arrastamen to” dos trilhos.
As causas desses arrastamento são as seguintes:
Movimento de reptação – O trilho está sujeito a um movimento de reptação
(movimento ondular vertical) em virtude da compressão e afrouxamento
alternado, com a passagem das rodas. Uma roda ca rregada produz uma
depressão no trilho cuja parte frontal fica em aclive, empurrando -o para frente,
no sentido do movimento.
O atrito dos frisos das rodas nos trilhos produz a tendência de arrastá -lo no
sentido da marcha.
A ação dos freios dos veículos, pr oduzindo uma componente no trilho, que o
empurra no sentido do movimento do trem.
Os choques que as extremiadas dos trilhos recebem, ao passarem os veículos
pelas juntas, provocam um arrastamento no sentido da marcha.
O esforço trator das locomotivas, devi do à “aderência” no trilho, produz uma
componente que o empurra para trás. Esta é a única causa de arrastamento de
sentido contrário às demais.
50
Nos casos dos trechos em rampa, os trilhos correm no sentido descendente, isto é, da
parte da cota mais alta para a mais baixa, devido a aplicação dos freios na descida, além do
esforço trator na subida.
Há exceções, entretanto. Já se observou na prática alguna casos em que os trilhos se
deslocam no sentido ascendente, por razões locais (rampa curta, após uma descid a longa).
A dilatação dos trilhos produz uma movimentação dos mesmos, que independe do
movimento dos trens. Assim quando o caminhamento não é suficientemente combatido,
exercendo grandes esforços a todos os obastáculos de montante, haverá grandes riscos de
flambagem da linha e seu conjunto sob a ação de temperatura elevadas, em outros locais, as
juntas deverão abrir de tal modo em que à ação da baixa temperatura em conjunto com o
caminhamento, pode provocar tensões tão altas a ponto de cisalhar os parafusos de junto,
deixando os trilhos desencontrados.
Figura 17 - Flambagem
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
51
4.2 Quadramento de dormentes:
A principal causa é o caminhamento de apenas uma das “pernas” do trilho,
deslocando-a em relação à outra. O dormente não fica transversal ao eixo da linha.
Figura 18 – Dormente com eixo não perpendicular aos trilhos
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
4.3 Reespaçamento de dormentes:
Como para os defeitos de quadramento, o caminhamento é a principal causa dos
defeitos de reespaçamento. Neste caso, são as duas fileiras de trilhos que deslocam o
dormente. Não atua na estabilidade da linha nem na fadiga dos trilhos, porém nas vizinhanças
das juntas, verifica-se a impossibilidade de tirar tirefond`s e parafusos, impossibilidade de
socar os dormentes de junta, má distribuição das cargas rodantes sobre o lastro devido ao
acúmulo de tensões em uma região.
52
Figura 19 – Espaçamento incorreto entre dormentes
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
4.4 Substituição de dormentes
Dormentes de Madeira: Estes deverão ser substituídos quando apresentarem:
apodrecimento, rachaduras ou fendas tornando ineficaz as fixações ou a socaria, grande
número de furos, entre outros.
Dormentes de Concreto: Os dormentes de concreto a serem substituídos são aqueles
que não oferecem ao trilho um apoio suficiente, ou os que não podem segurar a bitola em seu
nível de segurança.
53
Figura 20 – Retirada do lastro para troca do dormente
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Figura 21 – Colocação do dormente novo
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
54
4.5 Correção de Bitola
Como principal causa de problemas de bitola observa -se: região da pregação altamente
danificada e/ou grande quantidade de dormentes inservíveis. Problemas de bitola são
encontrados mais acentuadamente em curvas, principalmente com raio fechado, onde a
solicitação das cargas rodantes é mais intensa.
4.6 Puxamento de linha
É o efeito de trazer a linha para o seu alinhamento original, seu desalinhamento ou
flambagem é causado por efeito do caminhamento dos trilhos ou por dilatação térmica.
Figura 22 – Puxamento manual de linha
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
55
4.7 Nivelamento de junta e nivelamento contínuo
Esses defeitos geralmente ocorrem por diversos fatores, mas as principais causas são a
falta de pedra no lastro e a alta taxa de dormentes inservíveis, os quais não dão socaria e nem
fixação, fazendo com que a pedra do lastro movimente -se transversalmente. Dentre esses dois
defeitos apontados o primeiro é mais grave, pois a região da junta é a mais frágil, podendo
acarretar problemas sérios.
Figura 23 – Nivelamento mecanizado de junta
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
4.8 Atendimento a Descarrilamentos
O maior objetivo da via permanente é conservar a via para que não haja
descarrilamentos. Deve-se trabalhar ao máximo para evitar este acontecimento, mas quando
este surge, deve-se trabalhar para a liberação da via, o mais rápido possível, para que não
impactar na parada de outros trens. Em caso de descarrilamentos, a via permanente procura
trabalhar para encarrilar o vagão ou locomotiva, e posteriormente fazer uma análise mais
56
detalhada, percorrendo a pé o trecho acidentado junto com o supervisor, para averiguação dos
danos causados na linha, e fazer a programação dos serviços.
Figura 24 - Acidente km 471+300 – descarrilamento e tombamento de vagão
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
57
Figura 25 - Turma da via permanente trabalhando na linha acidentada
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Figura 26 - Acidente km 469+900 – descarrilamento de 2 vagões
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
58
5 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA CONSERVAÇÃO DA VIA
PERMANENTE
5.1 Carro Controle
Tem a finalidade de medir toda a ge ometria da linha, é computadorizado e grava todas
as informações em CD e imprime os relatórios gráficos da linha.
Figura 27 – Carro Controle
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Seu software, desenvolvido em parceria da ALL com a UFSM, pl ota gráficos de todos
os parâmetros analisados na linha:
.Bitola
.Empeno
.Nivelamento de ambos os trilhos
.Superelevação
.Alinhamento.
59
O processo de obtenção de dados se da através de três carrinhos de medição situados
nos extremos e no meio do carro contr ole. O carrinho de medição central é responsável pela
medição e bitola, empeno e superelevação. Logo, a ação conjunta do carrinho dianteiro e do
carrinho central distanciados 5m um do outro nos fornecem os dados de nivelamento e assim
como a carrinho dianteiro e traseiro distanciados 10m um do outro nos fornecem o
alinhamento.
Figura 28 – Sensores do carro controle
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Figura 29 – Detalhe do sensor
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
60
A partir de seus relatórios é que é determinada a seqüência de manutenção da linha,
priorizando os pontos mais críticos a pontados pelo carro controle.
Figura 30 – Gráficos de leitura do carro controle
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Figura 31 – Visão interna do carro controle
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
61
5.2 Conjunto de Correção Geométrica Plasser e Theurer
Máquina importada e de alta eficiência em nivelamento, alinhamento da linha e
encaixe da pedra do lastro.
Trabalha em conjunto, niveladora e alinhadora com a reguladora de lastro.
A niveladora e alinhadora compacta a pedra embaixo da dormentação por vibração, ou
seja, vibra através de pás hidráulicas a base do dormente, dormente a dormente. Possui garras
rolantes que se prendem ao boleto do trilho de maneira a poder levantar toda a grade,
deixando a linha em perfeito alinhamento e nivelamento com base firme, tanto em curvas
como em tangentes, deixando com a flecha e superelevação desejada.
Figura 32 - Niveladora e Alinhadora
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Sensor
SensorSensor
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Figura 33 - Detalhe da Banca de Socaria, Garras e Sensor de Alinhament o
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Figura 34 - Regulador de Lastro
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
Banca deSocaria
Sensor de Meio
Garras Rolantes
Vassoura
AradoLateral
AradoFrontal
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A reguladora de lastro possui arados dos dois lados, servem para levantar a pedra
caída da plataforma e deixar o lastro em perfeito estado.
À frente da reguladora, possui mais pás de encaixe de pedra, serve para retirar o
excesso de pedra levantada pelos arados laterais, em seu extremo traseiro, possui a chamada
vassoura, na qual tem a função de retirar toda a pedra de cima da dormetação, deixando o
dormente com a face superior aparente, facilitando assim a secagem mais rápi da do dormente,
preservando a sua vida útil.
Figura 35 - Arados Frontais
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
5.3 Auto de Linha
Veículo ferroviário destinado ao transporte de pessoal para trabalho diário . Tambémutizado para realização de rondas de inspeção.
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Figura 36 – Auto de linha Fonte: Cadernos Técnicos ALL
5.4 Caminhão de Linha com Munck
Figura 37 – Caminhão de Linha com Munck Fonte: Arquivos ALL
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5.5 Tirefonadora
Máquina utilizada para aperto de tirefond (fixação rígida).
Figura 38 – TirefonadoraFonte: Cadernos Técnicos ALL
5.6 Encarriladeira
Ferramenta muito importante para quem trabalha na ferrovia. Utilizada para encarrilarvagões ou locomotivas. É colocada ao lado do trilho, fazendo o rodeiro descarrilado subirsobre a mesma e após cair sobre trilho.
Figura 39 – Encarriladeira Fonte: Cadernos técnicos ALL
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5.7 Veículo de Inspeção
Veículo destinado para a realização de rondas de inspeção.
Figura 40 – Veículo de inspeção
Fonte: Cadernos Técnicos ALL
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CONCLUSÃO
A realização do presente trabalho permitiu um conhecimento mais aprofundado da
operação da via permanente, seus compo nentes, defeitos e soluções correntes. Conclui -se
ainda que uma operação eficiente se faz necessária para garantir uma segura circulação de
trens. Complementarmente, obteve-se uma melhor compreensão sobre a história da ferrovia,
como ela surgiu, evoluiu, e sua situação presente.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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