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Aula_02_-_Manutencao_ferroviria_-_2023 1

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Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – DECIV
Superestrutura de Ferrovias – CIV 259
MANUTENÇÃO DA VIA FÉRREA
CONCEITO
 Toda e qualquer intervenção efetuada num determinado
sistema, ao longo de sua vida útil, com o objetivo de
recompor as suas condições normais de atuação, de forma
tal a tingir os mais altos níveis de desempenho.
INTRODUÇÃO
• Execução da manutenção influencia no ciclo de vida de sistemas e
equipamentos cobrindo dois aspectos importantes desses: a
operação e o desempenho.
• A manutenção é uma atividade estratégica que contribui para a
melhoria dos níveis de performance de qualquer sistema disponível
para operação, garantindo qualidade, segurança e preservação do
meio ambiente de acordo com padrões preestabelecidos. Busca-se,
com esta, melhores resultados da produtividade do sistema com
qualidade da operação a custos competitivos.
TIPOS DE MANUTENÇÃO SEGUNDO A NBR 5462
• Manutenção de Corretiva: não planejada. É efetuada após a
ocorrência de uma falha, destinada a recolocar um item em
condições de executar uma função requerida;
• Manutenção Preventiva: Manutenção efetuada em intervalos
predeterminados, ou de acordo com critérios prescritos, destinada a
reduzir a probabilidade de falha ou a degradação do funcionamento
de um item;
TIPOS DE MANUTENÇÃO SEGUNDO A NBR 5462
• Manutenção Preditiva: Manutenção que permite garantir uma
qualidade de serviço desejada, com base na aplicação sistemática
de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão
centralizados ou de amostragem, para reduzir ao mínimo a
manutenção preventiva e diminuir a manutenção corretiva.
INSPEÇÃO DA VIA FÉRREA
• As inspeções ferroviárias são de grande importância para
a avaliação do estado da via e para determinar o modo de
atuação. É através das inspeções que são determinadas
as degradações da via. As inspeções ferroviárias podem
realizar-se a pé ou recorrendo a veículos motorizados
DEFEITOS QUE APARECEM NA VIA
NO PLANO HORIZONTAL
• Diferenças na bitola
• Afrouxamento da fixação
• Deslocamento transversal das tangentes
• Deslocamento das curvas (Curva enganchada ou
ensacada)
• Arrastamento dos trilhos
• Deslocamento dos dormentes
DEFEITOS QUE APARECEM NA VIA
NO PLANO VERTICAL
• Desnivelamentos na plataforma.
• Desnivelamentos nos trilhos (Laqueados, arriados).
• Desnivelamentos nas juntas dos trilhos. (Junta laqueada
ou arriada)
• Defeito na superelevação.
EXEMPLO PRÁTICO 1
• Trecho ferroviário do km 227 a 232 da malha de São Paulo
administrada pela MRS Logística, próximo à cidade de
Queluz/SP.
• Características da superestrutura:
• Trilho TR – 57;
• Dormentes de madeira ou aço;
• Bitola larga (1,60 m);
• Lastro de pedra britada com espessura variando de 15 a
80 cm.
EXEMPLO PRÁTICO 1
• A composição do transporte ferroviário:
• 50% de trens de minério
• 30% de produtos metalúrgicos
• 20% de carga geral.
• Com uma média de 17 trens por dia e de peso máximo por
eixo dos vagões de 30 toneladas.
• Problema encontrado: defeitos na plataforma de
terraplenagem (subleito).
EXEMPLO PRÁTICO 1
EXEMPLO PRÁTICO 1
• Constatou que a plataforma da via apresentava elevada
umidade nas camadas mais próximas ao pavimento.
• A profundidade do nível d’água em relação ao lastro era de
apenas 70 a 80 cm em média.
EXEMPLO PRÁTICO 1
• Constatou que a plataforma da via apresentava elevada
umidade nas camadas mais próximas ao pavimento.
• A profundidade do nível d’água em relação ao lastro era de
apenas 70 a 80 cm em média.
• Uma valeta havia sido aberta ao lado da superestrutura na
qual se verificava o “brotar de olhos d’água”, mostrando um
fluxo ascendente do lençol freático. As figuras abaixo
apresentam a situação.
• Manual de Drenagem do DNIT e da Instrução
Técnica de Serviços de Infraestrutura da CBTU 
estabelece a necessidade de se manter o nível do
lençol freático a profundidades de 1,50 a 2,00
metros abaixo do subleito das vias.
EXEMPLO PRÁTICO 1
EXEMPLO PRÁTICO 1
EXEMPLO PRÁTICO 1
• A partir de dados relativos ao desempenho do pavimento
ferroviário em período anterior ao enchimento do lago da
barragem próximo ao km 232, e após o seu enchimento 
avaliar o Índice de Qualidade da Via
• Este parâmetro pode indicar alterações nos alinhamentos
em planta e perfil devido aos recalques diferenciais na via.
EXEMPLO PRÁTICO 1
• A partir de dados relativos ao desempenho do pavimento
ferroviário em período anterior ao enchimento do lago da
barragem próximo ao km 232, e após o seu enchimento 
avaliar o Índice de Qualidade da Via (TQI)
• Este parâmetro pode indicar alterações nos alinhamentos
em planta e perfil devido aos recalques diferenciais na via.
EXEMPLO PRÁTICO 1
EXEMPLO PRÁTICO 1
• No ano de 2011 foi realizado um trabalho de manutenção
de socaria do lastro na via, incluindo os dois trechos
apresentados (km 179 e km 232).
• Como nos dois trechos o tráfego é idêntico, esperava-se
uma evolução do Índice de qualidade de vida de forma
similar.
• No entanto, após o enchimento do lago de inundação (2011
em diante), o gráfico acima apresenta que o TQI piora
sensivelmente no km 232, aumentando a uma taxa de 0,7
ao ano, enquanto que no km 179 este parâmetro
permanece dentro dos limites esperados.
EXEMPLO PRÁTICO 1
• Para a manutenção preditiva, sugere-se:
• Inspeções visuais nas superfícies aparentes das
estruturas de terra;
• Inspeções visuais nas estruturas da casa de bombas do
km 228;
• Monitoramento por auscultação dos instrumentos civis
instalados nas barragens de terra;
• Levantamento topográfico de deslocamento nas
barragens de terra;
• Monitoramento eco batimétricos a montante a jusante
das barragens, para o controle de erosões e
assoreamento;
• Armazenamento informatizado dos bancos de dados de
auscultação das barragens;
EXEMPLO PRÁTICO 1
• Para a manutenção preditiva, sugere-se:
• Avaliação da segurança estrutural das barragens;
• Manutenção, conservação e atualização dos
instrumentos de auscultação;
• Monitoramento da drenagem ao é da barragem,
avaliando o volume drenado e a quantidade de finos
existentes na água drenada, a fim de constatar o
carreamento de material do corpo da barragem.
DEFEITOS QUE APARECEM NA VIA
OUTROS DEFEITOS
• Desgaste ou fratura das talas de junção.
• Desgaste dos parafusos nas talas – Perda da rosca.
• Desgaste ou fratura dos trilhos.
• Defeito nos AMV (Aparelho de Mudança de Via).
• Colmatagem do lastro.
• Afrouxamento dos parafusos das juntas.
• Modificação na inclinação correta dos trilhos.
• Alargamento dos furos do dormente.
DEFEITOS QUE APARECEM NA VIA
DEFEITOS GERADOS PELOS AGENTES ATMOSFÉRICOS
• Crescimento de mato na faixa da linha.
• Apodrecimento dos dormentes.
• Defeitos de drenagem.
• Entupimento ou destruição das valetas de escoamento
Instrumentação de 
Estruturas (Exemplo prático 2)
Introdução
Avaliação das 
condições de 
segurança
Análise estática Análise dinâmica
TIPOS DE ENSAIO
Vibração Forçada
Introdução de 
vibração na estrutura
Equipamentos
Martelo de impulsos
Vibradores
eletrodinâmicos
Figura 1: Martelo de impacto (Fonte: Tavares apud Cunha e Caetano, 2013). 
Geradores de 
vibrações servo-
hidráulicos
Vibração Forçada
Introdução de 
vibração na estrutura
Figura 2: Vibrador eletrodinâmico (Fonte: Tavares apud Cunha e Caetano, 2013).
Equipamentos
Martelo de impulsos
Vibradores
eletrodinâmicos
Geradores de 
vibrações servo-
hidráulicos
Vibração Forçada
Figura 3: Geradores de vibrações servo-hidráulicos (Fonte: Tavares apud Cantieni, 2013).
Equipamentos
Martelo de impulsos
Vibradores
eletrodinâmicos
Geradores de 
vibrações servo-
hidráulicos
Introdução de 
vibração na estrutura
Vibração Forçada
Desvantagens
• Utilização de equipamentos pesados, cujo transporte, colocação e utilização
exigem a mobilização de meios dispendiosos.
• Interrupção do funcionamento da estrutura, que pode motivar prejuízos
econômicos significativos (Tavares, 2013).Vibração Livre
Deslocament
o inicial
Cabos 
ancorados
Drop
weight
Pessoas 
pulando
Figura 4: Dispositivo drop weight sendo operado. (Fonte: Souza et al., 2009).
Vibração Ambiente
Resposta da 
estrutura 
Vento
Pequenas vibrações no 
solo
Tráfego
Escoamento de um rio
Ondulação marítima
Maquinaria instalada na 
estrutura
Ações 
naturais
Dentre os três ensaios
descritos, este é o mais
simples e o mais
amplamente usado em
Engenharia Civil (Tavares,
2013).
 Ponte sobre o Rio Martírio, Obra de Arte Especial (OAE) 44 da Estrada de 
Ferro Carajás;
 Situada no estado do Maranhão.
Figura 1. Vista da ponte de Carajás para Ponta da Madeira (Rodrigues 
Júnior et al., 2012)
Figura 2. Vista lateral direita da ponte sobre o Rio Martírio 
(Rodrigues Júnior et al., 2012)
 A ponte em concreto armado;
 Extensão total de 60,00 metros, constituída por três vãos contínuos de
20,00 metros cada.
 As longarinas e o tabuleiro formam um sistema estrutural contínuo, estando
simplesmente apoiado, sobre aparelhos de apoio de neoprene fretado.
Figura 3. Vista inferior da superestrutura (Rodrigues Júnior et al., 2012)
Figura 4. Representação da seção transversal da estrutura 
(Rodrigues Júnior et al., 2012)
 Tabuleiro  5,85 metros;
 Pilares (seção retangular) 
1,20 x 2,80 m e altura de 10,00 m 
(P1 e P2);
 Tubulões  (fuste) 1,40 m de
diâmetro, com base alargada de
2,90 m;
 Os taludes dos aterros junto aos
encontros são protegidos por
vegetação rasteira.
 A obtenção dos dados experimentais da OAE 44 – Ponte
sobre o Rio Martírio foi realizada por uma equipe de alunos e
professores da UFPA no período de 06/02/2012 a 16/02/2012,
e envolveu as seguintes atividades:
a) Testes in-loco para avaliação das propriedades do concreto;
b) Monitoração das deformações no aço e concreto;
c) Inspeção visual
d) Monitoração das vibrações.
Fundações: Bloco B1 e Tubulões
 Infraestrutura
 O bloco apresenta-se pouco exposto, possibilitando apenas
inspeção parcial do mesmo e nenhuma visualização dos
tubulões.
 Foram recuperadas áreas com segregações superficiais,
armadura exposta com corrosão e manchas de umidade.
Figura 4.1 - Armadura exposta e corroída no Bloco B1 (face Carajás) recebendo tratamento contra corrosão.
Figura 4.2 - Junta de dilatação do Encontro E1 com infiltrações (cortina frontal esquerda).
Figura 4.3 - Detalhe de área com concreto deteriorado no encontro
Bloco B2 e Tubulões
• Foram recuperadas pequenas segregações superficiais,
fissuras aleatórias (fissuras de retração) e manchas de
umidade, provenientes dos drenos do tabuleiro.
Figura 4.4 - Pilar P1 e Bloco B2.
Aparelhos de Apoio
Os aparelhos de apoio dos encontros apresentam deformações
longitudinais, variando de discreta (E1 - lado esquerdo) à grave (E1 -
lado direito e E2 - lados esquerdo e direito), não chegando a
comprometer os apoios, porém receberam tratamento de limpeza e
aplicação de silicone.
Figura 4.9 - Aparelho de apoio do P1 (lado direito), com deformação longitudinal, sentido Ponta da Madeira.
Figura 4.10 - Aparelho de apoio com deformação longitudinal.
Figura 4.11 - Detalhe do aparelho de apoio com deformação longitudinal.
METODOLOGIA DO ENSAIO
Metodologia e equipamento utilizado
Modelo numérico
Acelerômetros 
posicionados a 1/3 e 
a 2/3 do vão
ABNT NBR [15]15307:2006 - Ensaios não
destrutivos – Provas de cargas dinâmicas
em grandes estruturas – Procedimento
Metodologia
Figura 4: Disposição das seções do arranjo.
Metodologia e equipamento utilizado
Modelo numérico
Acelerômetros 
posicionados a 1/3 e 
a 2/3 do vão
ABNT NBR [15]15307:2006 - Ensaios não
destrutivos – Provas de cargas dinâmicas
em grandes estruturas – Procedimento
Arranjo
Figura 5: Disposição dos acelerômetros no lado direito da superestrutura.
Figura 6: Disposição dos acelerômetros no lado esquerdo da superestrutura.
Metodologia e equipamento utilizado
Posicionamento dos 
acelerômetros (in 
loco)
Modelo numérico
Arranjo
Acelerômetros 
posicionados a 1/3 e 
a 2/3 do vão
Ligação dos 
acelerômetros ao 
sistema de DAQ
Figura 10: Sistema de aquisição de dados.Ensaio de vibração 
livre
Metodologia e equipamento utilizado
Aquisição de dadosAqDados
AqDAnalysis
ARTEMIS
Pós-processamento dos dados
Obtenção dos parâmetros modais
Aquisição de Dados (DAQ)
• É o processo de medição de um fenômeno elétrico ou físico, como som,
pressão, temperatura, corrente ou vibração, com o uso de um computador
(National Instruments, 2014)
Sensores / 
Transdutores
Condicionadores 
de Sinais
Hardware de 
Aquisição -
Conversor A/D e 
Controle
Computado
r com 
Software
 A monitoração foi executada a partir da introdução de uma vibração com características
aleatórias produzidas por pessoas saltando;
 O ensaio teve duração de 00:03:39;
 Frequência de amostragem de 500 amostras/segundos;
 24 acelerômetros piezoelétricos uniaxiais de baixa frequência, Wilcoxon 793L, com
resposta de frequência entre 0,2 e 2300 Hz e sensibilidade de 500 mV/g, dispostos em
um arranjo de forma a medir a aceleração na direção vertical e transversal;
 Todas as séries temporais foram filtradas numericamente por um filtro passa alta de
0.2 Hz.
 Caso I: utilizando 21 canais ativos, descartando apenas os
canais que não funcionaram;
 Caso II: utilizando 14 canais ativos, nesse caso, foram
descartados os acelerômetros que não funcionaram e todos
os acelerômetros transversais.
Metodologia e equipamento utilizado
AqDados
AqDAnalysis
ARTEMIS
A aquisição de dados foi efetuada com
frequência de amostragem de 500 Hz, visando
evitar a subamostragem (aliasing).
𝑃𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑒𝑚𝑝𝑙𝑜:
(𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑔𝑒𝑚 = 500 𝐻𝑧 > 2 ×
100 𝐻𝑧).
 Software ARTeMIS MODAL;
 Método de identificação estocástica de subespaço com a componente
principal não-ponderada (SSI-UPC - Stochastic Subspace Identification –
Unweighted Principal Component).
 Número de canais de projeção: 03
Segundo Herlufsen et al. (2006), quando uma grande quantidade de sinais são medidos
simultaneamente pode acarretar na estimativa de muitos modos de ruído no modelo
paramétrico. Isso acontece devido a muitos canais conter a mesma informação física,
mas erros aleatórios diferentes. Deste modo, a utilização dos canais de projeção
diminui a quantidade de informação redundante e os modelos estimados tendem a
estabilizar mais rapidamente.
 Ordem do modelo: 180
Figura 6. (a) Séries temporais dos acelerômetros da seção S1 sem filtro. (b) Séries temporais dos acelerômetros da seção S1 após o pós 
processamento.
Ch. Projection
Ch. Free
Figura 7. Representação da OAE 44 no ARTeMIS Modal
Figura 12. Estrutura discretizada
Figura 13. Representação as seções variáveis dos elementos constituintes da superestrutura, mesoestrutura e infraestrutura.
Figura 14. Primeiro modo de flexão vertical a partir do modelo numérico calibrado, cujos módulos de elasticidade são 30 GPa para a 
infraestrutura e 32 GPa para a superestrutura
Figura 15. Comparação entre o primeiro modo obtido via análise experimental pelo método SSI-UPC com o primeiro modo obtido via modelo 
numérico
 Notas de aula. Professor Gilberto Fernandes.
 Cordeiro, R., W., Guimarães, R., C., A., Marques, E., M. Manutenção
preditiva de infraestrutura ferroviária em um trecho da malha de SP. Instituto
Militar de Engenharia (IME).
 Rodrigues Júnior, J., S., Carneiro, M., F., J., R., Sampaio, C., A., R., Daltro,
M., A., Silva, S., M., Leal, C., A., M., Moraes, E., Queiroz, B., F., A. Relatório
Final - Obra de Arte Especial n. 44 – Ponte sobre o Rio Martírio. Belém,
Pará, 2012.

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