Apresentao do PowerPoint

Seleo de MateriaisTrilhos Ferrovirios

Alunos:

Alex CostaBruno CostaFabrcio MirandaIzabela VazLiliane Gonalves Wilton Brayner

O aparecimento da estrada de ferroNo incio do sc. XVIII, as companhias de explorao de carvo da Inglaterra iniciaram a construo de pequenas estradas de trilhos de madeira para transportar carvo na superfcie e no subsolo.

Em meados do sc. XVIII os trabalhadores comearam a revestir os trilhos de madeira com tiras de ferro a fim de torn-los mais durveis.

Neste perodo inventaram a mquina a vapor. Segundo Duval e Magalhes (2006), no incio do sc. XIX, o inventor ingls Richard Trevithick construiu a primeira mquina capaz de aproveitar a alta presso do vapor. Montou-a sobre uma subestrutura de quatro rodas planejada para se deslocar sobre trilhos.

Em 1804, Trevithick fez uma experincia com este veculo, puxando um vago carregado com 9 toneladas de carvo por uma extenso de 15 km de trilhos. Era a primeira locomotiva bem-sucedida do mundo. Logo, outros inventores ingleses seguiram seu exemplo.

Histrico

Figura 1Primeira Locomotiva do mundoIntroduoO Brasil dono de uma das maiores malhas ferrovirias do mundo, da vem a importncia do estudo de implementao, manuteno, e adequamento das mesmas(Magalhes,2006). O sistema ferrovirio mostra-se de grande importncia para um pas em crescimento, dessa forma interessante a melhoria estrutural do trilho em si, tornando o transporte de cargas mais seguro, competitivo e de alta confiabilidade, colaborando com a firmao da integridade quando se fala em transporte de pessoas.Com o aumento da incidncia de desgaste dos trilhos, devido o contato dos mesmos com as rodas do trem, o presente trabalho visa mostrar de forma coerente e objetiva, de que forma pode haver melhoria na qualidade dos materiais empregados em sua fabricao, e como pode ser feita a manuteno adequada. Hoje o ao um dos principais materiais aplicados na constituio dos trilhos, sendo dia a dia melhorado atravs de pesquisas abrangentes, aumentando ainda mais a responsabilidade da engenharia ferroviria.A Superestrutura FerroviriaSistema Ferrovirio : a interao entre a via permanente (Infra e superestrutura) e Material rodante (locomotivas e vages).

O trilho da linha frrea responsvel por servir de suporte, pista e guia para as rodas das composies que circulam na linha sendo, indiscutivelmente, o elemento mais importante da superestrutura e aquele de maior custo entre todos os que compem a estrutura da linha frrea.

Os trilhos atualmente em uso so especificados, basicamente, atravs do seu peso por metro, por exemplo, TR-32, TR-37, TR-45, TR-57, TR-68, etc., onde o nmero aps a o prefixo TR corresponde ao peso por metro em Kg/m.

Hoje os estudos buscam meios de aumentar a vida til dos trilhos, diminuindo o tempo de troca do mesmo, dessa forma reduzindo os custos de manuteno, j que, essa vida til est relacionada com o grau de desgaste no quais se encontram.

A Superestrutura FerroviriaSegundo Brina (1979), o perfil de um trilho novo apresenta uma determinada seo e, com o trfego, vai se desgastando, ou seja, perdendo material, tendo sua seo diminuda.

A superestrutura ferroviria um conjunto de quatro elementos heterogneos que se interagem para suprir as condies adequadas de suporte, pista de rolamento e guia para o material rodante que por ela trafega.

Os elementos so: trilhos, dormentes, fixao e lastro, conforme ilustrado na figura Elementos da Superestrutura Ferroviria

Figura 02 Elementos da via permanenteElementos da Superestrutura FerroviriaLastroCamada de material granular, encontra-se entre o sublastro e o dormente.

Funes

Manter a superestrutura drenada;Distribuir a presso exercida pelos dormentes;Envolver lateral e longitudinalmente os trilhos para que no se movimentem;

Para desempenhar suas funes bsicas necessrio:

Natureza do material Pedra britada, escrias de aciaria e cascalho quebrado;Granulometria (Dimenses)- Grandes dimenses dificultam o nivelamento. Dimenses muito pequenas fazem com que o lastro perca sua elasticidade e capacidade drenante, devido ao efeito de Colmatagem (atulhamento de sedimentos). Dessa forma necessrio se utilizar uma granulometria adequada;Forma geomtrica - necessrio utilizar partculas de forma cbica, e no lamelar;

DormenteA funo do dormente receber esforos produzidos pelas cargas dos veculos , e transmitir para o lastro .Funes Serve de suporte para o trilho;Permite a fixao dos trilhos;Mantm invarivel a distncia entre os trilhos (Bitola de linha)

Materiais Utilizados na composio do dormenteSo de grande importncia os materiais utilizados na composio do dormente. O material geralmente utilizado a madeira, mas tambm utilizado concreto e ao.MadeiraPossui resistncia mecnica compatvel; relativamente leve;Possui tima trabalhabilidade;Elasticidade ideal na linha da estrutura ferroviria;Influncia na durabilidade da madeiraQualidade da madeira;Clima local;Drenagem da via;Peso e velocidade dos trens;Tempo de vida de aproximadamente 16 anos;

ConcretoProporciona rigidez inadequada;Baixa trabalhabilidade;O peso, cerca de 300 kg;Exige altos investimentos para seu manuseio;Aotima vida til (40 a 50 anos);Baixo impacto ambientalTem propriedades prximas ao da madeira; Trilho FerrovirioHoje em dia, as formas e o comprimento evoluram at atingir os perfis modernos de grandes sees, aumentando seu peso tambm.

Economicamente detm o maior custo

Contribuio para sua melhoria foi o desenvolvimento da tecnologia do ao

Transmitem esforos para a infraestrutura viria ( Cargas de eixos, esforos de acelerao, frenagem e variao de temperatura

O trilho da via frrea sem dvida, os componentes mais importantes da superestrutura ferroviria, sendo considerado tecnicamente como suporte e guia dos veculos ferrovirios, sendo o detentor do maior custo. composto por dois perfis metlicos paralelos mantidos pelos dormentes. Trilho FerrovirioAo apresentarem defeitos ou desgaste podem ser reaproveitados observando-se as classificaes em funo do desgaste sofrido na superfcie de rolamento e no canto da bitola do boleto, segundo a NBR 11693. Esta classificao que determina se o trilho pode ser reaproveitado em via principal ou acessria, se pode ser reperfilado ou se deve ser sucateado.

A NBR 7599 define uma classificao para os trilhos com defeito, imprprios para uso na via frrea, considerando os tipos e origem desses defeitos com a finalidade de estudo sistemtico das ocorrncias.

Perfil do Trilho Ferrovirio

Figura 3- Perfil VignolePerfil do Trilho Perfil Bsico : Vignole (definido pela NBR 7590),composto por boleto, alma e patim

Boleto: BBR 7650 define como a parte do trilho destinada ao apoio e deslocamento da roda ferroviria.

Alma: compreendida entre o boleto e o patim , e tem como funo o apoio do trilho e fixao dos dormentes

A AREMA (American Railway Engineering Association), uma associao americana ferroviria, padroniza a estampa dos trilhos na sua alma a cada 19 ou 4,9 metros para que por meio desta, seja possvel a identificao do peso em libras por jardas, tipo da seo, mtodo de eliminao de hidrognio, marca do fabricante, ano e ms de laminao.

A geometria do perfil Vignole favorece a resistncia flexo. Um maior momento de Inrcia indica que a geometria da seo concentra a maior parte da massa do trilho nos pontos onde as tenses normais so maiores, otimizando o uso do material.

Fabricao dos trilhos

Quando se fala em qualidade e segurana da superestrutura ferroviria, necessrio explorarmos os materiais adequados para a fabricao do trilho, que possam oferecer ao mesmo propriedades mecnicas excelentes. Com o desenvolvimento da tecnologia do ao foi possvel chegar a um material quase perfeito. necessrio que o trilho possua:DurezaTenacidadeElasticidadeResistncia flexoFerroPropriedades PositivasO trilho composto de 98% de ferroAumenta a resistncia mecnica Propriedades Negativas Diminui a ductilidadeDiminui a resistncia ao choque, e a soldabilidadeCarbonoPropriedades PositivasAumenta a dureza Aumenta a resistncia traoAumenta a resistncia ao desgaste

Propriedades NegativasEm grandes propores pode tornar o ao quebradio.MangansPropriedades PositivasAumenta a forjabilidadeAumenta a temperabilidadeAumenta o limite elsticoAumenta a resistncia ao choquePropriedades NegativasDiminui a ductilidadeFornece ao ao tendncia para trincar durante a fabricao Aumenta o valor do ao

Processo de FabricaoA fabricao dos trilhos composta de vrios processos que podem ser diferentesde empresa para empresa, mas basicamente as etapas so:

1- Alto forno e tratamento a vcuo;2- Lingoteira ou corrida contnua;3- Reaquecimento e laminador desbastador;4- Laminadores e corte a quente;5- Rolos, prensas e alinhadores;6- Resfriamento controlado dos trilhos.

Resfriamento Controlado dos trilhos A fundio produzida pelos altos fornos uma liga de ferro com alto teor de carbono, tornando-o duro, frgil e no malevel. necessrio eliminar o teor de impurezas, como enxofre e o fsforo, que se encontram em quantidades variveis nesta liga.Concha de fundio- O ao obtido vertido em moldes piramidais de fundo mvel(lingoteiras)

Fenmenos Fsico-Qumicos- Se do durante a solidificao na lingoteira, prejudicando a homogeneidade do ao , dando origem a vrios defeitos ,que podem interferir na pea resultante.

Os trilhos so laminados a quente, a partir dos blocos dos lingotes .

A seo obtida pela passagem sucessiva do bloco aquecido em uma srie de cilindros de laminao.

Verificao da Qualidade dos trilhos

Teste de Trao : Anlise de resistncia, ductilidade;

Impacto: Verifica a formao de trincas

Dureza Rmel : Mtodo de medio de dureza;

Entalhe e Fratura: Analisa trincas , cavidades e granulao;

Figura 04 Processos de fabricao do trilhoProcesso de fabricao do Trilho ferrovirioDesgaste e defeito em trilhos ferrovirios Segundo Rives; Pita e Puente (1977), o trilho, fundamento da via, o elemento ativo da estrutura ferroviria e est submetido a diversas aes procedentes do material rodante. O contato roda-trilho pode produzir desgaste e fazer surgir defeitos que afetem sua regular utilizao.

A via permanente, por isso deve atender a requisitos mnimos de segurana e conforto, e pode ter seus elementos substitudos quando seu desgaste atingir o limite de tolerncia estabelecido ou quando a intensidade de trfego, ou ainda quando o aumento do peso do material rodante assim exija.

necessrio ressaltar que o desgaste ou defeitos prematuros afetam muito a explorao ferroviria, tendo em vista o custo do material e sua substituio, alm de comprometerem a segurana, pois uma fratura no trilho pode acarretar acidentes de graves propores, principalmente em trens de passageiros.

Estes defeitos podem ser de dois tipos:

Defeitos de Fabricao

Defeitos de Servio

Defeitos de Fabricao

Vazio (Bolsa de contratao)

Problemas na etapa de solidificao podem resultar em espaos vazios, gerando dessa forma trincas ou fendas e consequentemente diminuindo a resistncia da pea.Segregao

O ao dissolve homogeneamente quase todo tipo de impurezas, e ao solidificar , estas impurezas tornam-se insolveis e com tendncia segregar, diferenciando do metal.Como a solidificao comea da periferia para o centro nesta ltima regio que a maior parte das impurezas iro se acumular. Dessa forma predominam compostos que so de pouca solubilidade, como o enxofre e o fsforo.

Figura 05-Segregao do aoIncluses So provenientes da escria do forno, do revestimento da soleira e do revestimento da panela. particularmente perigoso por ser de difcil deteco. So fontes potenciais de enfraquecimento do trilho e da perda de homogeneidade do metal

Figura 06- Defeito causado por sujeira no ao. Defeitos originados em servio.A significncia dos defeitos muito grande, tanto do ponto de vista econmico, quanto para a segurana de circulao, visto que a presena de defeitos nos trilhos faz surgir, ante as cargas de servio, avarias ou rupturas nos mesmos.

Os defeitos de fadiga por contato de roda so um dos grandes fatores que obrigamos departamentos de via permanente a repor os trilhos nas sees de intenso uso. Este tipo de defeito mais preocupante em ferrovias tipo heavy haul (minrio de ferro), de trfego de cargas pesadas.

A determinao do desgaste do trilho pode ser feita comparando-se o desenho da seo transversal do trilho novo com um desgastado.

Existem trs processos para determinao do perfil desgastado.

O primeiro atravs da utilizao do perfilgrafo (Figura 11), um aparelho que desenha o contorno da seo do trilho. O segundo pelo aparelho de Ritchter e o terceiro por meio de moldes de gesso. O segundo e o terceiro processo esto em desuso.

O perfilgrafo um aparelho integrado a um computador, que atravs de um sistema a laser faz a leitura do perfil do trilho, desenhando o perfil desgastado sobre o perfil novo, e fornece dados como o desgaste sofrido e a perda em rea do boleto (JUDGE, 2001).

Figura 07 PerfilgrafoLimites de uso do trilho Do ponto de vista econmico, devido ao alto custo de substituio do trilho, de grande importncia saber at que limite o trilho que sofreu desgaste pode continuar a ser utilizado sem comprometer a segurana da via. Esta a grande questo a ser respondida

De acordo com a Association of American Railroads (AAR), as ferrovias norte-americanas tinham cerca de 48,5 milhes de toneladas de trilhos instalados em 2001 (Judge, 2001). Para substituir estes trilhos, os custos seriam de 27 bilhes de dlares em ao, no contando os custos de instalao, que poderiam chegar a outros 27 bilhes de dlares.

De 1999 a 2004, as ferrovias adquiriram cerca de 500 mil toneladas de trilho por ano para a devida substituio, a um custo estimado de 1,25 bilho de dlares. Esta uma razo significativa para justificar um aprofundamento no estudo da vida til dos trilhos.

O trilho reaproveitado na outra fila at que seu desgaste total atinja aproximadamente 25% da rea do boleto. Em trfego muito intenso, nem sempre h tempo para esse reaproveitamento, pois pode, segundo uma avaliao objetiva, ter sido atingido o limite de bitola e o de desgaste totalConclusoO objetivo do presente trabalho mostrar a importncia do trilho na superestrutura ferroviria, e para o conforto e segurana da sociedade. Tambm so citados os materiais utilizados em sua confeco, assim como a importncia destes no acabamento final, frisando as qualidade e defeitos inerentes no processo de fabricao do trilho.Referncias BibliogrficasBRINA, Helvcio Lapertosa, 1979. Estradas de ferro. LTC Livros Tcnicos e Cientficos. Editora S.A.. 1ed. Rio de Janeiro.COLPAERT, Hubertus, 1974. Metalografia dos produtos siderrgicos comuns. Editora Edgard Blucher. 3 ed. So Paulo.DUVAL, Ernani; MAGALHES, Paulo C. Barroso, 2006. Programa para capacitao em superestrutura ferroviria, Apostila, Belo Horizonte.Estrada de Ferro Central do Brasil. Disponvel em . Acesso em maio de 2009.ESVELD, C., 1989. Modern railway trackRIVES, F. O.; PITA, A. L.; PUENTE, M.J.M., 1977. Tratado de ferrocarriles I via. Madrid: Rueda.