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AULA TRANSPORTES
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Transporte Ferroviário
Professora Daiana Bruxel
Disciplina: Transportes
Agosto de 2015
Departamento de Ciências
Exatas e Engenharia
Curso de Engenharia Civil
• Em 1952, o economista americano Walt Rostow, em seu trabalho sobre os estágios de desenvolvimento econômico, atribuiu às ferrovias o papel de catalisador da transformação econômica vivenciada pelo Ocidente desde meados do século XIX.
• A Revolução Industrial desencadeou profundas mudanças estruturais que demandaram, mais do que em qualquer outro momento da história, a capacidade de se transportar um grande volume de passageiros e cargas.
• Essas alterações na estrutura econômica permitiram o desenvolvimento do transporte ferroviário em diversos países, que se manteve como o mais importante meio de transporte terrestre até a década de 1930.
Histórico das Ferrovias
• Século XVII - Vagões de madeira, circulando em trilhos de madeira, são utilizados em minas de carvão do norte da Inglaterra.
• 1776 - Trilhos de madeira são substituídos por trilhos de ferro, nas minas de carvão de Shropshire, Inglaterra.
• 1801 - Autorização do governo inglês para exploração da primeira ferrovia de carga: a Surrey Iron Railway.
• 1803 - Início da operação na Surrey Iron Railway, ligando Wandsworth a Croyden, Inglaterra, com tração animal.
• 1804 - O engenheiro inglês Richard Trevithick testa o emprego de locomotiva a vapor para substituir a tração animal, sem sucesso, pois essa máquina mostrou-se incapaz de subir pequenas rampas por falta de peso para produzir aderência.
• 1807 - Início da operação da primeira ferrovia de passageiros: a Oystermouth Railway, na Inglaterra, com tração animal.
• 1812 - O engenheiro inglês George Stephenson foi o criador da tração a vapor em estrada de ferro. Primeiro a compreender o princípio de aderência de rodas lisas sobre uma superfície também lisa.
• 1813 – Construiu a Locomotiva “Blucher” testada em 25 de Julho de 1814, puxando 8 vagões com 30 toneladas entre Liligwort e Hetton.
• 1825 - Abertura ao tráfego da Stockton e Darlington Railway, Inglaterra, onde foi empregada uma locomotiva a vapor – “Locomotion” - com razoáveis condições de tração e aderência, projetada por George Stephenson.
• George Stephenson foi considerado o inventor da locomotiva a vapor e construtor da primeira estrada de ferro . Em associação com Robert Stephenson fundou a primeira fábrica de locomotivas do mundo
• 1840 - Expansão da construção ferroviária na Inglaterra, fundamental para o crescimento tecnológico que consolidou o país como potência econômica mundial a partir da Revolução Industrial.
• 1835 - O governo imperial brasileiro elaborou uma lei incentivando a construção de estradas de ferro que deveria ligar o Rio de Janeiro às províncias de Minas Gerais, RGS e Bahia.
• 1854 - Inauguração da primeira ferrovia do Brasil, com 14,5km, ao fundo da baía da Guanabara, atualmente município de Magé, Rio de Janeiro, um empreendimento de Irineu Evangelista de Souza, que futuramente seria o Barão de Mauá.
– O Barão de Mauá é o patrono do Ministério dos Transportes;
– Iniciou a indústria naval brasileira – construiu os Estaleiros da companhia Ponta da Areia em Niterói.
– A ele também se deve os primeiros trilhos e a primeira locomotiva lançados em terra brasileira “ Baroneza”.
• Importante destacar que:
• Até a chegada das ferrovias no Brasil, o transporte terrestre de mercadorias se processava no lombo dos burros em estradas carroçáveis.
• Naquela época os portos fluminenses de Parati e Angra dos Reis exportavam cerca de 100 mil sacas de café, provenientes do Vale do Paraíba.
• Em São Paulo, anualmente chegavam ao porto de Santos cerca de 200 mil bestas carregadas com café e outros produtos agrícolas.
• 1858 - Foi inaugurada uma das mais importantes obras de engenharia ferroviária do país a Estrada de Ferro D. Pedro II, com 47,21 km, ultrapassando 412 metros de altura da Serra do Mar. (grandes cortes, aterros e perfurações de túneis, entre os quais o Túnel Grande com 2.236 m de extensão, na época o maior do Brasil)
• 1877 – Um dos fatores mais importantes na história do desenvolvimento da ferrovia no Brasil foi a Ligação Rio - São Paulo, unindo as duas cidades mais importantes cidades do país, quando os trilhos da E. F. São Paulo se uniram com os da E. F. D. Pedro II.
• 1889 – A Estrada de Ferro D. Pedro II transformou-se na Estrada de Ferro Central do Brasil, um dos principais eixos de desenvolvimento do país.
• 1863 - Abertura ao tráfego do primeiro metrô, em Londres, operado pela Metropolitan Railway, entre as estações de Bishop's Road e Farringdon Street.
• 1881 - Inaugurada a primeira linha de bonde elétrico, em Berlim, Alemanha. George Westinghouse aperfeiçoa o sistema de bloqueio elétrico da sinalização, que aumenta tremendamente a segurança das estradas de ferro.
• 1883 - Inauguração da primeira ferrovia eletrificada: a Volks Electric Railway, Inglaterra. Entrada em operação do primeiro trem de passageiros de longa distância de luxo: o Expresso do Oriente.
• 1890 - Entrada em serviço do primeiro sistema de metrô eletrificado
• 1908 – Bondes elétricos em Porto Alegre.
• 1925 - A primeira locomotiva diesel-elétrica dos EUA circula na Central Railroad of New Jersey.
• 1930 - Trem alemão bate o recorde de velocidade: 230km/h.
• 1955 - Alcançada na França a velocidade de 330km/h, com um trem tracionado por locomotiva elétrica.
• 1964 - Inauguração da Tokaido Shinkansen (trem-bala japonês).
• 1981 - Trem de grande velocidade francês atinge a velocidade de 380km/h.
• 1985 – TRENSURB inicia em Porto Alegre com bitola larga (1.6 metros).
• 1994 - Inauguração do túnel do canal da Mancha, ligando a Inglaterra à França
No Brasil
• Por um período de 50 anos, 1870-1920, o Brasil construiu um dos mais complexos e difíceis sistemas ferroviários do mundo. Difícil pela geografia, topografia, existência de grande quantidade de rios, cadeias de montanhas, serras, florestas fechadas, vales e platôs.
• Os ingleses deram grande contribuição a esse desenvolvimento. A maior das ferrovias em extensão era a Leopoldina Railway, com 1.978 milhas em bitola de 1 metro, ligando o Rio de Janeiro com a Zona da Mata até Vitoria, todo o Estado do Rio, com o maior parque de material rodante do país, capaz de despachar 128 trens por dia.
Por um período de 50 anos, 1870-1920, o Brasil construiu um dos mais complexos e difíceis sistemas ferroviários do mundo. Dificil pela geografia, topografia, existência de grande quantidade de rios, cadeias de montanhas, serras, florestas fechadas, vales e platôs. Os ingleses deram grande contribuição a esse desenvolvimento. A maior das ferrovias em extensão era a Leopoldina Railway, com 1.978 milhas em bitola de 1 metro, ligando o Rio de Janeiro com a Zona da Mata até Vitoria, todo o Estado do Rio, com o maior parque de material rodante do país, capaz de despachar 128 trens por dia.
• Outra grande ferrovia inglesa era a Great Western, no Nordeste com epicentro em Recife e chegando até Natal, cobrindo todo interior de Pernambuco, Paraíba, Sergipe e Alagoas, com pouco mais de mil milhas de rede.
• Outras ingleses menores eram a São Paulo Railway, fundamental pela ligação da capital paulista a Santos por um complicado sistema de cremalheiras para vencer o declive de mais de 800 metros do planalto ao litoral, a Sorocabana Railway, a Rio Grande (esta de companhia francesa mas controlada por Londres).
• Além das inglesas havia as do Governo Federal, como a Central do Brasil e a Noroeste do Brasil, ligando Bauru à Santa Cruz de la Sierra na Bolívia. Também empresas privadas de capital nacional como a Paulista de Estradas de Ferro, a Mogiana, a Douradense, a Araraquarense.
• Nesse período formaram-se gerações de ferroviários, maquinistas, engenheiros brasileiros.
• Os trajetos dos trilhos requereram grande número de pontes, túneis, aprimorando a engenharia nacional de construção e de organização de sistemas.
• Ferrovias, ao contrário de rodovias, só funcionam como um sistema integrado, exigem grande organização de horários, manutenção, cálculos preciso de trajetos, manobras e desvios de composições.
• Rodovias podem operar de modo mais desorganizado. Talvez tenha sido essa a razão oculta do desmantelamento do grande sistema ferroviário brasileiro.
• Ferrovias não permitem puxadinhos e quebra-galhos, só funcionam com perfeita organização.
• Quando saíram os ingleses por causa da estatização das ferrovias entre 1945 e 1947 o sistema começou sua decadência.
• Permaneceu a Paulista, que tinha filosofia inglesa de gestão, dos barões do café de São Paulo mas as demais começaram a perder passageiros e cargas por causa de problemas contínuos, impontualidade, falta de manutenção do material rodante, até viraram escombros sob o guarda chuva da Rede Ferroviária Federal, a mais caótica das estatais, hoje apenas um amontoado de passivos trabalhistas.
• O desmonte quase total do sistema ferroviário brasileiro, depois de implantado e funcionando por 70 anos foi um dos maiores erros estratégicos da administração do Estado no Século XX.
• Foi uma destruição de riqueza já instalada e funcionando e da culpa não se salva nenhum governo do período.
• Agora o sistema terá que ser reconstruído com altos custos e perda de tempo histórico, é um sistema mais difícil de implantar do que o dos EUA, Canadá e Argentina por causa da nossa especial topografia que complica os traçados, nos outros três grandes sistemas do continente os trilhos seguem em linha reta, aqui as curvas são inevitáveis, túneis e mais túneis, pontes, cremalheiras para descer do platô ao litoral mas não há outro caminho a não ser reconstruir o sistema, é impossível viabilizar um país continental transportando commodities em caminhões.
• Salvou-se o minério de ferro porque deu tempo das mineradoras segurarem seus traçados mina-porto mas que só servem para isso, falta o trem nobre para aliviar as rodovias e reequilibrar a logística nacional.
• Brasil é o único grande país em extensão que não tem um sistema ferroviário integrado,
– a Transiberiana atravessa 7 fusos horários, 3 países (Rússia, Mongólia e China) e 2
continentes (Europa e Ásia) e liga São Petesburgo do Mar Báltico ao Pacífico e existe desde a Rússia Imperial do Czar até hoje, atravessou duas Guerras Mundiais, a Revolução Soviética, o fim do Comunismo e o trem funciona há mais de um século.
• A malha ferroviária americana que liga o Atlântico ao Pacifico
– foi inaugurada em 1871, tem portanto 142 anos,
• Canadian Pacific que também liga o Atlântico a Vancouver no Pacifico, em trens de excelente qualidade para passageiros, tem mais de um século.
• A Índia e a China tem no trem seu principal meio de transporte, dos grandes países só falta o Brasil ter um sólido sistema ferroviário.
Situação Atual
• O Brasil possui 30.051 km de ferrovias para tráfego, resultando numa densidade ferroviária de 3,5 metros por Km².
• Se comparado aos EUA (150m/km²) e a Argentina (15m/km²), a rede ferroviária do Brasil é considerada pequena.
• Além disso, são mal distribuídas mal localizadas. A maior parte das ferrovias do Brasil estão situadas em São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro.
• Os principais fatores que dificultam o desenvolvimento das ferrovias no Brasil são:
- Material rodante deficiente; - Pessoal ineficiente; - Diferença de bitolas; - Tipos de relevo; - Concorrência das rodovias; - Alto custo de instalação; - Escassez de combustível.
• Considerando esses fatores, podemos dizer que a rede ferroviária do Brasil apresenta déficits, com exceção das linhas: Santos-Jundiaí, Vitória-Minas, Sorocaba, Central do Brasil e Teresa Cristina.
• Algumas medidas governamentais foram tomadas a fim de resolver os problemas do transporte ferroviário, tais como: – - eliminação de estradas deficientes;
- reorganização da administração; - reaparelhamento das ferrovias; - substituição das locomotivas a vapor por outras de maior rendimento (diesel e elétrica); - desestatização.
• Mesmo com essas atitudes, ainda falta muito para o país atingir o plano ideal, condizente com a necessidade da nossa economia.
• As principais características do transporte ferroviário de cargas no Brasil é: • Transporta grandes quantidades de carga;
• É adequado para grandes distâncias;
• Tem elevada eficiência energética;
• Possui alto custo de implantação;
• Baixo custo de transporte;
• Baixo custo de manutenção;
• Possui maior segurança em relação ao modal rodoviário, sendo menos sujeito a acidentes, roubos e furtos;
• É um transporte lento devido às suas operações de carga e descarga;
• Baixa flexibilidade com pequena extensão de malha;
• Baixa integração entre os estados, e;
• Pouco poluente.
• As empresas interessadas no transporte ferroviário, querem descobrir e avaliar, pois há ainda muito ceticismo em relação ao modal ferroviário e suas perspectivas operacionais, achando que somente transportam cargas de baixo valor agregado, grandes volumes e a grandes distâncias.
• O que se percebe é que falta informação específica e conhecimento para que as empresas possam avaliar e identificar qual ou quais ferrovias podem atender suas necessidades de transporte. Avaliação da sua localização geográfica no contexto ferroviário. Identificação das alternativas ferroviárias de acordo com o modelo logístico
atual caracterizado pelo tipo de carga e fluxos de transporte. Desenvolvimento de um projeto específico. Implementação e gerenciamento da logística. Este procedimento permite às empresas avaliarem sua logística atual e se
situarem em relação às novas oportunidades e perspectivas existentes quanto ao transporte ferroviário, objetivando proporcionar redução de custos, melhoria da segurança e da qualidade do transporte, manutenção estratégica das necessidades atuais com perspectivas de longo prazo, permitindo também um planejamento e suporte ao crescimento do mercado.
No RS...
• Conforme dados da Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Regional (SEPLAN/RS, 2014), o Rio Grande do Sul:
• conta atualmente com 3.259 Km de ferrovias, utilizadas apenas para o transporte de cargas.
• O principal corredor ferroviário no estado é o chamado "corredor Rio Grande", que liga as cidades de Cruz Alta, Santa Maria e Cacequi ao porto do Rio Grande, por onde se transportam principalmente soja, farelo de soja, biodiesel e combustíveis.
• O corredor compreende 778.8 Km de extensão, com 38 terminais para carga e descarga, de propriedade da própria ferrovia ou de clientes que a utilizam.
• O total de carga transportada no trecho cresceu 7,0% entre os anos de 2006 e 2010.
Ferrovias:
Necessidades de vias fixas e lineares, como no modal rodoviário, para o deslocamento de veículos, difere, porém em dois aspectos:
- é pesada: não possui capacidade de expansão gradativa;
- é solidária: o condutor (maquinista) não possui controle sobre a direção do comboio;
Necessidade de uniformização dos traçados: rampas, raios de curva, bitola de trilhos (aspectos técnicos e econômicos).
-rampas com menor inclinação do que no modal rodoviário;
-Raios de curva maiores; Vel (km/h) R min.
200 1850
250 2875
300 4100
Bitolas dos trilhos: Bitola é a distância entre as faces internas das duas filas de trilhos, medida a 12mm abaixo do plano de rolamento.
métrico (estreito) = 1,00m
normal = 1,435m
largo = 1,60m
No Brasil: 1,00m ou 1,60m (transporte de minério)
Diferenças: obras de arte, faixa de domínio, velocidade.
• Vantagens da bitola métrica
• curvas de menor raio;
• menor largura da plataforma, terraplenagem e obras de arte;
• economia de lastro, dormente e trilhos;
• material rodante de menor custo;
• menor resistência a tração.
• Desvantagens da bitola métrica
• menor capacidade de tráfego;
• menor velocidade.
• Comparativo entre as bitolas de 1,00m e 1,60m
• Bitola de 1,60m:
• lotação de um vagão: 95 ton
• tara: 24 ton
Total: 119 ton - relação lotação/peso total = 0,798
• Bitola de 1,00m:
• lotação de um vagão: 74 ton
• tara: 16 ton
Total: 90 ton - relação lotação/peso total = 0,822
Infra-estrutura
Via permanente: Estrutura
Superestrutura
Infra-estrutura:
- Lastro – camada de brita ( entre 19 e 38mm)
Capacidade de suportar elevadas carga;
Transmissão uniforme dos carregamento;
Boa capacidade de drenagem;
Agregado de alta qualidade (química e mecânica).
-Sublastro
Impedir penetração de lastro no solo;
Alta capacidade de cargas;
Flexibilidade para evitar ruptura;
Agregado de alta qualidade (química e mecânica);
Estrutura Pontes NATM
Túneis Cut and Cover
Forth Rail Bridge – Escócia
Cut and Cover Perth - Austrália
Superestrutura:
-Trilhos e linhas:
linhas: trecho composto por dois trilhos em paralelo e uma bitola fixa;
ex: linha 1 – linha principal de circulação;
linha 2 – linha no pátio de ultrapassagem;
Peso trilhos: 50 a 69kgf
Barras de 12, 18 ou 24m – aço de alta qualidade e dureza;
Trechos soldados de 400 a 700m com junta de expansão para dissipação da dilatação térmica;
Desde a década de 1950 os trilhos são soldados de maneira contínua, virtualmente eliminando juntas;
Vantagens:
conforto, eliminação da vibração e ruído, menor resistência ao movimento, vida útil mais longa para a via.
vignole
-Dormentes:
-tem como função:
- distribuir as cargas no lastro;
- dar suporte adequado aos trilhos;
- manter estabilidade vertical e horizontal;
- reduzir a vibração;
- facilitar manutenção;
- metal: ruído elevado, pouca aderência entre o dormente e o lastro;
- concreto: ideal para trilhos soldados, danos maiores durante descarilhamento;
- madeira: tratadas duram de 10 a 50 anos (EUA) no Brasil menos de 20 anos;
- distanciamento entre dormente: 0,6 a 0,7m
- dimensão usual: 2,4 a 5,7m x 0,2 a 0,23 x 0,18 a 0,20
Brasil 2,8 x 0,24 x 0,17
Fixação dos trilhos ao dormentes:
- Fixação rígida: reduz a vida útil do dormente devido as vibrações (efeito dinâmico) causadas pela composição ferroviária;
Fixação elástica: indicado para trilhos soldados;
Material Rodante:
Vagão gôndola – basculamento lateral
Vagão hopper fechado
Vagão plataforma
Vagão silo
Vagão tanque
Equipamento Bimodal
Veículo rodoferroviário (manutenção da via permanente)
Relação esforço de tração x velocidade
Locomotiva vapor
Locomotiva elétrica (aplicação no transporte de cargas)
• As locomotivas elétricas são alimentadas externamente, seja por meio de catenárias ou por um terceiro carril.
• Embora o custo de eletrificação de uma linha seja muito dispendioso, a operação dos comboios elétricos é significativamente mais barata do que os movidos a diesel, isto para além de terem uma capacidade superior de aceleração e de travagem, o que os torna ideais para o transporte de passageiros em zonas populacionais densas.
• Praticamente todos os comboios de alta velocidade usam locomotivas elétricas porque não seria fácil transportar a bordo a quantidade de energia necessária para tão alto desempenho
Locomotiva elétrica (aplicação no transporte de passageiros)
Locomotivas diesel-elétricas
No Brasil – do site da ANTT (2010)
Tonelada-Quilômetro Útil (tku) – Unidade de medida equivalente ao transporte de uma tonelada útil a distância de um quilômetro.
Investimentos:
Nomenclatura das Ferrovias
• Radiais: as que partem de Brasília, em qualquer direção para ligá-la a capitais regionais ou a pontos periféricos importantes;
• Longitudinais: as que se orientam na direção geral nortesul;
• Transversais: as que se orientam na direção geral lesteoeste;
• Diagonais: as que se orientam nas direções gerais nordeste-sudoeste e noroeste-sudeste;
• Ligações: as que, em qualquer direção, não se enquadrando nas categorias anteriores, ligam entre si diferentes ferrovias ou pontos importantes ou se constituem em ramais coletores regionais.
DESIGNAÇÃO DAS FERROVIAS
• Algarismos complementares:
• radiais: de 00 a 99 pela porcentagem do ângulo medido a partir da parte norte do meridiano de Brasília, localizado no sentido horário, com a ferrovia considerada;
• longitudinais: interpolação entre 00 no extremo leste do país e 50 em Brasília e deste número a 99 no extremo oeste, proporcionalmente a distância da ferrovia ao meridiano de Brasília;
• transversais: de 00 no extremo norte do país a 50 no paralelo de Brasília e deste valor a 99 no extremo sul;
• diagonais: a numeração complementar varia seguindo números pares de 00 no extremo NE a 50 em Brasília e deste valor a 98 no extremo SO. A numeração complementar varia seguindo números ímpares de 01 no extremo NO a 51 em Brasília e deste valor a 99 no extremo SE.
• ligações: de 00 a 50 se a ferrovia estiver ao norte do paralelo de Brasília e entre 50 e 99 se estiver ao sul.
Trens de Passageiros:
Material Rodante:
TGV (França) Os trens de alta velocidade utilizados na França são conhecidos como TGV (Train à Grande Vitesse = Trem de Alta Velocidade). Com 149 destinos e velocidades de até 320 km/h, o TGV é a maneira mais rápida de viajar as várias regiões da França.
Maglev
Um comboio (trem) de levitação magnética ou Maglev (Magnetic levitation transport) é um veículo semelhante a um comboio que transita numa linha elevada sobre o chão e é propulsionado pelas forças atrativas e repulsivas do magnetismo através do uso de supercondutores.
Devido à falta de contato entre o veículo e a linha, a única fricção que existe, é entre o aparelho e o ar. Por consequência, os comboios de levitação magnética conseguem atingir velocidades enormes, com relativo baixo consumo de energia e pouco ruído, (existem projetos para linhas de maglev que chegariam aos 650 Km/h e também projetos como o Maglev 2000 que, utlizando túneis pressurizados em toda a extensão dos trilhos, chegariam marca de 2000 MPH (3200 Km/h)).
Embora a sua enorme velocidade os torne potenciais competidores das linhas aéreas, o seu elevado custo de produção limitou-o, até agora, à existência de uma única linha comercial, o transrapid de Xangai. Essa linha faz o percurso de 30 km até ao Aeroporto Internacional de Pudong em apenas 8 minutos.
• O custo do frete para transporte ferroviário pago no Brasil em 2010 (Fiesp)
• US$74,67 a tonelada por quilômetro útil,
• países líderes mundiais em logística pagavam US$ 4,76.
• No transporte por rodovias, o frete cobrado no Brasil em 2010 (Fiesp)
• US$51,75 a tonelada por quilômetro transportada,
• US$ 14 pago nos países com melhores prática de logística,
• uma defasagem de 73% em relação a média das regiões líderes em infraestrutura de transporte
PESQUISA CNT FERROVIAS 2011
Metrô
• Em 1863, no auge da Revolução Industrial, Londres ganhou sua primeira linha de metrô.
• Buenos Aires inaugurou a sua em 1913.
• São Paulo, a primeira cidade do Brasil a ter metrô, passou a oferecer essa opção aos habitantes apenas em 1974.
• Atualmente sete capitais de Estados tem rede de metrô em funcionamento: São Paulo, Brasília, Rio de Janeiro, Recife, Porto Alegre, Belo Horizonte e Teresina, compõem uma rede de 276,4 km, menos que várias cidades sozinhas ao redor do mundo, Nova York (337 km), Tóquio (328 km).
Para pesquisar:
- Site da ANTT
- Site do metrô de São Paulo
- Site da ALL
- Site do metrô de NY - http://www.nycsubway.org/
- Site da Federal Railway Administration - http://www.fra.dot.gov/
- Material será disponibilizado no Portal do Aluno.
