Manutenção de Superestrutura Ferroviaria

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
LUANA APARECIDA ESSER DE OLIVEIRA DE MORAES
MANUTENÇÃO DE SUPERESTRUTURA FERROVIARIA
Sinop
2017/2
SUMÁRIO
manutenção de superestrutura ferroviaria 
A realização de ações de manutenção nas superestruturas ferroviárias é essencial para que o transporte de passageiros e mercadorias se realize em perfeitas condições de utilização, segurança e conforto, permitindo a exploração das linhas ferroviárias nos parâmetros de qualidade exigidos.
Tipos de Manutenção 
Manutenção Corretiva 
A manutenção corretiva é uma das técnicas mais antigas de intervenção em ferrovias (Cacho, 2009). Esse tipo de atividade ocorre somente quando é detectada a avaria ou o funcionamento ineficiente do material. Assim, a intervenção é realizada sem planejamento, visando a correção da anomalia que compromete o desempenho do sistema. O domínio de atuação é principalmente ao nível da geometria da via. O objetivo é recolocar a via em bom estado, de modo a retardar o processo de deterioração, assegurar a segurança dos comboios e do material. 
Paralelamente a estes trabalhos também podem ser corrigidos alguns defeitos do material. As anomalias que ocorrem independentemente de se fazer um acompanhamento ou não dos equipamentos são o motivo pelo qual este tipo de manutenção não se pode eliminar por completo. São exemplos de anomalias de emergência aquelas que interrompem o tráfego ou colocam restrições à circulação em certos trechos. Quando uma destas falhas acontece deve-se ao fato de alguma outra forma de manutenção não ter sido suficiente. Nestas situações a única solução é a reparação da anomalia (Leal, 2008). 
Manutenção Preventiva 
A manutenção preventiva, ao contrário da manutenção corretiva, é programada. O intuito é que a atividade seja executada antes do sistema apresentar degradações, pois a atuação após o aparecimento das anomalias tem consequências para a infraestrutura. As atividades realizam-se em intervalos fixos de tempo, independentemente do material em análise ter ou não um valor crítico de desgaste (Cacho, 2009). 
A realização de ações de correção da geometria da via em excesso provoca a degradação prematura do balastro. Portanto, é de tamanha importância a determinação do adequado momento de intervir antes de o sistema entrar em falha. Este tipo de manutenção tem em conta critérios econômicos, ao contrário da manutenção corretiva que encarece a obra. As atividades preventivas podem ser agrupadas em três classes (Leal, 2008): 
Renovação e substituição: consiste na troca total ou parcial dos materiais da via quando a quantidade e a qualidade destes já não garante as suas funções ou acarreta despesas de manutenção corretiva tecnicamente impossíveis ou não rentáveis. 
Revisão: consiste na inspeção de rotina realizada à via e tem a finalidade de eliminar os defeitos existentes e os que estão em formação. 
 Pequenas conservações: consiste em pequenas intervenções de substituição do material ou pequenas reparações com o objetivo de impedir que as condições da via afetem a segurança, pois destinam-se a corrigir os defeitos que não podem esperar até à próxima manutenção. Estas atividades de conservação são efetuadas por equipamentos auxiliadas por equipamentos mecânicos ligeiros. 
 Manutenção Preditiva 
A manutenção preditiva leva em consideração, a vida útil do material da via, que é possível ser determinada através das propriedades dos materiais constituintes do sistema. Quando essas propriedades se começam a alterar é uma indicação de que o momento de falha se começa a aproximar. O acompanhamento da degradação da infraestrutura permite avaliar o seu desempenho futuro e planear as ações de manutenção a executar. A manutenção preditiva encontra-se aliada à manutenção preventiva, uma vez que a monitorização e estimativa do momento de falha permitem a programação das atividades (Cacho, 2009). Existem equipamentos que auxiliam na monitorização de alguns parâmetros pertinentes à manutenção preditiva, são eles o auscultador de geometria de via e desgaste ondulatório e o veículo de inspeção geométrica da via (EM 120). 
Manutenção Detectiva 
A manutenção detectiva indica os defeitos que não foram assinalados nas operações de manutenção. A auscultação ultrassonica de carris permite realizar esta análise e detecta sinais de fadiga e fissuras internas. Porém, segundo CACHO (2009), a maior parte das administrações ferroviárias não possui este tipo de manutenção.
manuteções Mecânicas 
Depuração do Balastro ou Desguarnecimento de Via 
Depuração do balastro é a ação de realizar a substituição parcial ou total do balastro, quando este atinge um determinado valor de contaminação, superior ao razoável.
A contaminação do balastro pode ser de dois tipos: contaminação com finos (de baixo para cima) das camadas inferiores quando não existem camadas protetoras ou estas estão incorretamente construídas, ou contaminação (de cima para baixo) com elementos prejudiciais como carvão, minério, areia, restos de vegetação e deterioração devido as ações climáticas (geadas, amplitudes térmicas, humidade, etc.).
Esmerilagem e Fresagem dos Carris 
A esmerilagem é um tipo de tratamento que se aplica aos carris. Consiste na remoção de décimas de milímetro de material dos mesmos reduzindo ou eliminando o desgaste ondulatório por ação de pedras de esmeril. Além de melhorar o perfil longitudinal do carril permite ainda eliminar pequenas situações de fadiga pontual provocadas pelo esmagamento à passagem das rodas dos veículos ferroviários (Silva, 2002).
O esmeril atua tangencialmente ao perfil da cabeça do carril, variando o ângulo de ataque, consoante o ponto de atuação no perfil. Na Figura 1 podemos ver o aspeto dos equipamentos de esmerilagem. 
Figura 1 - Esmerilagem (Martins, 2010)
Presentemente as unidades esmeriladoras encontram-se aptas a esmerilar com alto rendimento, nos casos de manutenção corretiva com mau estado da via, ou para apenas efetuarem uma atuação preventiva com uma retificação entre 0,1 a 0,2mm. (Martins, 2010). A esmerilagem preventiva da via além de prolongar a sua vida útil reduz custos de manutenção do material circulante (Figura 2). 
Figura 2 - Carril depois de esmerilado (Martins, 2010)
Ataque de Via 
Ataque de via eleva as travessas, através da colocação de balastro abaixo das das mesmas, para que fiquem solidamente apoiadas. Esta operação destina-se a colocar a via no nível correto, impedindo assim a deslocação das travessas (CP, 1980). Depois da colocação do balastro, faz-se a sua compactação, através de compressão interna, sujeitando-o a movimentos combinados de vibração e aperto, eliminando assim os vazios existentes no balastro, aumentando a superfície de atrito e colocando-o em contato com as faces inferiores das travessas (REFER, 2012).
Renovação Integral da Via (RIV) 
A renovação integral da via baseia-se na substituição de elementos da superestrutura/infraestrutura. Isso ocorre quando após inspeção da via-férrea se verifica que esta apresenta um estado de degradação bastante avançado. Quando se opta por este tipo de ação é também devido ao fato de se revelar mais vantajoso a nível econômico e de cumprimento de prazos. A Figura 3 é um exemplo de renovação integral da via na qual podemos verificar a colocação de novas travessas e novos carris. 
Figura 3 - Renovação integral da via-férrea (Plasser & Theurer, 2012)
Ações Manuais 
Recalce da Travessa 
O recalce das travessas consiste em colocar a via no nível correto e solidamente apoiada, através do nivelamento das mesmas. Este processo realiza-se elevando a via por meio de macacos, para um nivelamento correto controlado com auxílio de visor, mira, régua e nível (CP, 1980). 
Substituição da Travessa
 Quando as travessas já não desempenham convenientemente a sua função devem ser removidas e substituídas por travessas novas, assim mantem-se a linha férrea com condições mínimas de apoio e fixação. 
Colocação de Lubrificante 
O sistemade lubrificação de carris surgiu recentemente no mercado com o objetivo de: 
 Atenuar o ruído proveniente do contato roda-carril;
 Melhor inscrever dinamicamente o comboio em curvas de raio reduzido que provoca o desgaste lateral dos carris da fila exterior nas curvas e dos verdugos; 
 Diminuir a resistência de atrito no movimento das composições. 
Para contrariar o desgaste lateral, recorre-se à lubrificação da parte lateral do carril que entra em contato com a roda da composição, utilizando dispositivos de lubrificação, os quais podem ser fixos (assentes na via) ou móveis (equipando as locomotivas). 
A aplicação de lubrificantes não deve retirar as condições de atrito dos comboios, capacidades de tração e frenagem, essenciais à sua segurança. Qualquer situação deste tipo deve ser imediatamente comunicada às entidades gestoras e reparada com urgência (Fernave, 2003).
Equipamentos de Manutenção Mecânica 
Um grande número de equipamentos de manutenção de via é disponível. Há uma tendência em todo o mundo de se mecanizar cada vez mais a manutenção. Os equipamentos mais utilizados e seus usos são apresentados a seguir. São máquinas especiais e, via de regra, autopropulsadas. As versões mais modernas de alguns destes equipamentos têm incorporado a utilização
Desguarnecedora/Depuradora de Balastro 
A desguarnecedora (figura 4) é uma máquina que desguarnece de balastro uma via, em toda a sua largura, à sua passagem, ou seja, retira o balastro existente à volta e sob as travessas, com a finalidade de o substituir, total ou parcialmente (REFER, 2012). Este equipamento remove o balastro desgastado ou contaminado, por meio de dispositivos que atuam por baixo da via-férrea colocando de seguida balastro limpo.
Figura 4 - Desguarnecedora (Somafel, 2012) 
A depuradora de balastro é um equipamento que realiza a limpeza do balastro, removendo lodos e detritos que o contaminam, abrangendo 30 a 40% do balastro (Fontul, 2011).
Esmeriladora de Carris ou Reperfiladora 
A esmeriladora de carris (Figura 4.16) é um equipamento de ação preventiva e corretiva que atua desgastando, por atrito, a superfície da cabeça do carril, com o uso de blocos abrasivos, seguindo-se o arrefecimento e lavagem dos carris (5). A utilização deste equipamento visa dois objetivos, melhorar o perfil longitudinal do carril, minimizando o desgaste ondulatório; e Ajustar o perfil transversal e reorientar a faixa de rodagem adequando-as às tensões internas do carril, removendo as fibras superficiais que apresentam sinais de fadiga (Leal, 2008).
Figura 5 - Esmeriladora de carris (Somafel, 2012)
Atacadeira 
A atacadeira tem como função compactar balastro, através de compressão intensa pela ação dos "pioches" (Figura 6). Esta máquina realiza movimentos combinados de vibração e aperto, que promove a eliminação dos vazios existentes no balastro e o aumento da superfície de atrito do balastro entre si e com as faces inferiores das travessas (REFER, 2012).
Figura 6 - Atacadeira
Regularizadora 
As regularizadoras (Figura 7) dispõem de lâminas frontais e laterais que ajustam a seção transversal da via, retirando o excesso de lastro, ou completando sua falta, configurando, inclusive, o talude do ombro. Sabe-se que a estabilidade da via no plano horizontal, transversal e longitudinalmente, depende do retensionamento fornecido pelo lastro na grade e pelo confinamento oferecido pelo ombro. Assim, após atividades de socaria, desguarnecimento ou compactação, é de extrema importância a passagem da reguladora de lastro. No Brasil, a prática é o trabalho em dupla, da socadora e reguladora. 
Figura 7 – Regularizadora 
Estabilizador Dinâmico da Via
A função deste equipamento (8) é a simulação de passagem de várias toneladas de material circulante (Fergrupo, 2012), através da aplicação sobre a via de uma combinação de vibrações horizontais com força vertical estática, obtendo-se muito bons resultados na densificação do balastro. 
Figura 8 - Estabilizador Dinâmico da Via
 “Stoneblower” 
O “Stoneblower” (Figura 9) não é um equipamento de uso corrente. Foi desenvolvido pela British Rail (BR), e trata-se, também, ao mesmo tempo, de uma alinhadora e niveladora. As ações de alinhamento e nivelamento são da mesma forma que nas socadoras, apenas que, além da determinação dos ajustes “geométricos” requeridos, o sistema determina a quantidade necessária de lastro sob cada dormente, tudo por via computacional. Após o deslocamento da grade para a posição preestabelecida para o ajuste, o equipamento introduz tubos através do lastro, lateralmente aos dormentes, até o nível do espaço vazio criado com o levantamento da grade; é “soprado”, por ar comprimido, um volume de lastro novo, apenas o necessário para o preenchimento do espaço vazio. A argumentação é que a socaria desfaz a compactação/densificação promovida pelo tráfego até uma profundidade de cerca de 15cm, enquanto o processo “stoneblowing” apenas preenche o pequeno “gap” entre a superfície do lastro e a face inferior do dormente na sua região de apoio, sem perturbar a massa de lastro subjacente (BRADSHAW, 1997). Este equipamento é utilizado, em geral, em vias de passageiros, nas linhas de grande velocidade, cujo controle de defeitos é extremamente rigoroso. 
Figura 9 - Stoneblower
Máquina de Soldadura Elétrica de Carris 
Trata-se de um equipamento (Figura 10) instalado em veículos ferroviários que utiliza a técnica de soldagem por resistência elétrica. Este possibilita a formação de barras na própria via, soldando segmentos de carris de 12metros, constituindo as barras longas soldadas (BLS) (Leal, 2008). 
Figura 10 - Camião rodo-ferroviário de soldadura (Somafel, 2012)
Equipamentos de Manutenção Manual 
Martelo Compactador 
O martelo compactador (Figura 11) destina-se a compactar o balastro para enchimento de travessas (Fergrupo, 2012). Utiliza-se em desguarnecimentos de via manuais. 
Figura 11 - Martelo compactador (Fergrupo, 2012)
Tirefonadora Hidráulica 
A tirefonadora hidráulica (Figura 12) é uma máquina cuja função é apertar e desapertar a fixação que prende o carril às travessas. Essa fixação consiste em parafusos especiais denominados tirafundos, destinados a fixar o carril às travessas (REFER, 2012). 
Figura 12 - Tirefonadora hidráulica (Fergrupo, 2012)
Esmeriladora de Carril 
Trata-se de um equipamento que atua desgastando, por atrito, a superfície do boleto do trilho, até uma profundidade de cerca de 0,4mm, visando dois objetivos: (i) melhorar o perfil longitudinal do trilho, minimizando o desgaste ondulatório; e (ii) ajustar o perfil transversal, reorientando a faixa de rolamento da roda, adequando, assim, as tensões internas no trilho e removendo as fibras superficiais fadigadas. A esmeriladora vem sendo usada praticamente em todo o mundo, tanto em linhas de carga, quanto de passageiros, metroviárias e ferroviária.
Referências Bibliográficas
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