Ferrovias - Janaina Lima de Araújo - Aula 01 e 02 - Introdução

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Ferrovias 11/11/2014 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
 
INTRODUÇÃO 
 
Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País 
O Sistema Ferroviário Brasileiro 
O Sistema Ferroviário Tocantinense 
Classificação das vias férreas 
 
Ferrovias 
 
AULA 01 
BREVE HISTÓRICO - MUNDO 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
O transporte ferroviário nasceu no século XIX 
 
 1º Locomotiva - 1814 - Inglaterra 
• Construída pelo inglês George Stephenson 
• Movida a vapor d’água 
• A locomotiva era capaz de puxar 30ton. de carga a uma velocidade de 
6 km/h 
• Inovação tecnológica: rodas unidas por correntes, para que todos os 
eixos participassem da tração 
 
 1º Viagem - 27/09/1825 (Inglaterra) 
• Linha férrea ligando Stockton a Darlington 
• Velocidade próxima dos 25 km/h 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
O transporte ferroviário nasceu no século XIX 
 
Expansão das ferrovias 
• Estados Unidos: expansão atingiu níveis espetaculares 
1840: 4.500 km de trilhos 
1850: 30.000 km de trilhos 
1914: mais de 415.000 km de trilhos 
 
• Rússia: construção de vias férreas iniciou-se em 1836 
Importância para a união de territórios 
Característica: linhas com grande extensão (cerca de 10.000 km) 
 
• Índia (1910): 51.000 km 
BREVE HISTÓRICO - MUNDO 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
O transporte ferroviário nasceu no século XIX 
 
 Meados do século XIX: rodas motrizes passaram a ficar atrás 
da caldeira. 
• Uso de rodas de grande diâmetro 
• Sensível aumento da velocidade 
• Locomotiva a vapor se tornou o meio dominante de tração nas ferrovias, o que 
perdurou por mais de um século 
 
Expansão das ferrovias 
• Reino Unido (1840): 2000 km de estrada de ferro 
• França (1840): 550 km 
• Entre 1835 e 1839: ferrovia chegou à Alemanha, à Bélgica e à Itália 
BREVE HISTÓRICO - MUNDO 
Ferrovias 11/11/2014 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
1º Estrada de ferro 
 
Construída pelo barão de Mauá (Irineu Evangelista de Souza) 
• Inaugurada em 30 de abril de 1854 
• Percurso: Porto de Mauá (Baía de Guanabara) a Petrópolis: 
velocidade: 38 km/h 
 
Em 1858 inaugurou-se o primeiro trecho da então Estrada de Ferro 
D.Pedro II (depois Central do Brasil e hoje incorporada à Rede 
Ferroviária Federal) 
BREVE HISTÓRICO - BRASIL 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
1º Estrada de ferro 
 
Construída pelo barão de Mauá (Irineu Evangelista de Souza) 
• Inaugurada em 30 de abril de 1854 
• Percurso: Porto de Mauá (Baía de Guanabara) a Petrópolis: 
velocidade: 38 km/h 
 
Em 1858 inaugurou-se o primeiro trecho da então Estrada de Ferro 
D.Pedro II (depois Central do Brasil e hoje incorporada à Rede 
Ferroviária Federal) 
BREVE HISTÓRICO - BRASIL 
Ferrovias 11/11/2014 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
1930: já existiam 30.000 km de linhas 
 
• Apesar da adesão imediata às ferrovias, o Brasil deu preferência mais tarde 
ao transporte rodoviário. 
• Na década de 1950 foi implantada a indústria automobilística e 
multiplicaram-se as estradas de rodagem pelo país. 
• Várias tentativas foram feitas para reanimar o trem, terminando com a 
privatização das estradas de ferro, na década de 1990. 
• O máximo que se conseguiu foi manter em funcionamento as redes de 
carga. 
• Restaram apenas duas linhas regulares de passageiro, mantidas pela Vale 
do Rio Doce: a Estrada de Ferro Vitória-Minas (ligando Vitória e Belo 
Horizonte ) e a estrada de Ferro Carajás (ligando o sul do Pará ao Porto de 
São Luís) e umas dez linhas turísticas. 
BREVE HISTÓRICO - BRASIL 
Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
Quais são os elementos de maior importância para o 
desenvolvimento de países e regiões? 
Devemos necessariamente considerar a importância de se ter 
um sistema de transporte eficiente. 
O modal ferroviário, em função de suas 
características que lhe proporcionam grande 
eficiência, consagrou-se como um veículo de 
transformação econômica, assumindo um 
importante papel estratégico na composição da 
matriz de transporte. 
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Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As primeiras linhas férreas europeias foram fundamentais para a 
comercialização de manufaturas nos mercados consumidores do continente e 
também para a circulação de matérias-primas oriundas de países 
exportadores de commodities. 
 
Posteriormente, nações de desenvolvimento industrial mais tardio como, o 
Canadá e os Estados Unidos, assim como economias exportadoras como 
Argentina, África do Sul e o Brasil, fizeram (“tentam fazer”) uso de corredores 
ferroviários como estratégia para alavancagem econômica. 
Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A América Latina como um todo e o Brasil em especial dependem de 
transformações em suas cadeias produtivas e logísticas. 
 
Uma rede de transporte ineficiente reduz o potencial de crescimento 
econômico, particularmente devido à dependência de exportação de 
matérias-primas, produtos especialmente sensíveis ao valor de frete. 
O transporte ferroviário de cargas e 
passageiros ganha destaque como um 
mecanismo indutor de crescimento e 
desenvolvimento econômico. 
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Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A percepção das ferrovias como indutoras do crescimento pela 
redução do custo de transporte esteve presente em diversos 
trabalhos realizados no exterior, sendo dois de maior destaque. 
 
• Fogel (1964) estima que, na ausência da infraestrutura 
ferroviária, o PIB dos Estados Unidos teria um valor de 10% a 
20% inferior ao apresentado no final da década de 60. 
 
• Morisugi e Hayashiyama (1997), verificou-se também uma 
forte contribuição da provisão da infraestrutura ferroviária 
para o crescimento do PIB do Japão no período de 1875 até 
1940. 
O Sistema Ferroviário 
Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
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O Sistema Ferroviário Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
Transporte ferroviário é o realizado sobre linhas férreas para 
transportar pessoas e mercadorias. 
 
As mercadorias transportadas neste modal são de baixo valor agregado 
e em grandes quantidades como: minério, produtos agrícolas, 
fertilizantes, carvão, derivados de petróleo, etc. 
 
Uma característica importante da linha férrea é a bitola que tem 
como definição a distância entre os trilhos de uma ferrovia. 
 
No Brasil, existem 3 tipos de bitola: larga (1,60m), métrica (1,00m) e 
a mista. Destaca-se que grande parte da malha ferroviária do Brasil 
está concentrada nas regiões sul e sudeste com predominância para o 
transporte de cargas. 
O Sistema Ferroviário Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
Características do transporte ferroviário de carga no Brasil: 
 
• Grande capacidade de carga; 
• Adequado para grandes distâncias; 
• Elevada eficiência energética; 
• Alto custo de implantação; 
• Baixo custo de transporte; 
• Baixo custo de manutenção; 
• Possui maior segurança em relação ao modal rodoviário, visto que 
ocorrem poucos acidentes, furtos e roubos. 
• Transporte lento devido às suas operações de carga e descarga; 
• Baixa flexibilidade com pequena extensão da malha; 
• Baixa integração entre os estados; e 
• Pouco poluente. 
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O Sistema Ferroviário Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As ferrovias integrantes do Subsistema Ferroviário Federal são designadas pelo 
símbolo “EF” ou “AF”, indicativo de estrada de ferro ou de acesso ferroviário, 
respectivamente.O símbolo “EF” é acompanhado por um número de 3 (três) algarismos, com os 
seguintes significados: 
 
I - o primeiro algarismo indica a categoria da ferrovia, sendo: 
 
a) 1 (um) para as longitudinais; 
b) 2 (dois) para as transversais; 
c) 3 (três) para as diagonais; e 
d) 4 (quatro) para as ligações; 
 
II - os outros 2 (dois) algarismos indicam a posição da ferrovia relativamente à 
Brasília e aos pontos cardeais, segundo sistemática definida pelo órgão 
competente. 
O Sistema Ferroviário Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
O símbolo “AF” é seguido pelo número da ferrovia ao qual está ligado o acesso e 
complementado por uma letra maiúscula, sequencial, indicativa dos diferentes acessos 
ligados à mesma ferrovia. 
 
As ferrovias integrantes do Subsistema Ferroviário Federal são classificadas, de acordo 
com a sua orientação geográfica, nas seguintes categorias: 
 
I - Ferrovias Longitudinais: as que se orientam na direção Norte-Sul; 
II - Ferrovias Transversais: as que se orientam na direção Leste-Oeste; 
III - Ferrovias Diagonais: as que se orientam nas direções Nordeste - Sudoeste e 
Noroeste-Sudeste; 
IV - Ferrovias de Ligação: as que, orientadas em qualquer direção e não enquadradas 
nas categorias discriminadas nos itens I a III, ligam entre si ferrovias ou pontos 
importantes do País, ou se constituem em ramais coletores regionais; e 
V - Acessos Ferroviários: segmentos de pequena extensão responsáveis pela conexão 
de pontos de origem ou destino de cargas e passageiros a ferrovias. 
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O Sistema Ferroviário Brasileiro 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
O Sistema Ferroviário Tocantinense 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
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Classificação das Vias Férreas 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: 
 
i. Vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos 
Movido por energia elétrica (sistema aéreo de fios)  velocidade de operação entre 65 a 90km/h 
Embora os materiais utilizados para construir essas 
vias sejam os mesmo para outros sistemas 
ferroviários. 
 
As características geométricas possuem diferenças 
sutis. 
 
Ex.: 
Curvas Horizontais muito acentuadas que chegam a 
um raio de 25 metros. 
Classificação das Vias Férreas 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: 
 
ii. Vias de transporte público ferroviário urbano 
Movido por motores elétricos sob tensões moderadas velocidade de operação 130km/h 
Localizados em grandes 
corredores que 
transportam grande 
número de passageiros. 
 
 CPTM - Companhia Paulista de Trens Metropolitanos 
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Classificação das Vias Férreas 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: 
 
iii. Vias de carga e intermunicipais de passageiros 
Ligam cidades, implicando o tráfego 
ferroviário de longas distâncias. 
 
• As operações geram a maior 
parte da receita do setor 
ferroviário, chegando a 
velocidade superiores a 160 km/h 
 
 
Classificação das Vias Férreas 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: 
 
iv. Vias de alta velocidade 
Trens-balas (velocidade de 145km/h 
a 480 km/h) 
 
• Quando somente trens de 
passageiros operam na linha 
(rampas mais altas podem ser 
permitidas por causa da baixa 
carga de eixo) 
 
 
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Classificação das Vias Férreas 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
As vias férreas são também agrupadas nas seguintes Categorias 
Secundárias: 
 
i. Vias principais 
 Formam a rede principal de ferrovias e ligam as principais origens e 
destinos do sistema. 
 
ii. Vias secundárias 
 Ou ramais, incluem vias que ligam a linha principais a uma estação 
que está fora desta e as que ligam a linha principal com os pátios ferroviários. 
 
iii. Vias de pátio e sem receita 
 São aquelas que entram nos pátios ferroviários onde veículos são 
classificados e onde a manutenção e reparos dos vagões e dos motores das 
locomotivas são realizados. 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
 
 
SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA 
 
Ferrovias 
 
AULA 02 
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Função e constituição da linha férrea 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
Um dos conceitos mais completos de estrada de ferro diz que: 
 
Ferrovia é um sistema de transporte terrestre, autoguiado, em 
que o veículo (motores e rebocados) se deslocam com rodas 
metálicas sobre duas vigas contínuas longitudinais, também 
metálicas, denominados de trilhos. 
 
Os apoios transversais dos trilhos são os dormentes, são 
regularmente espaçados e repousam geralmente sobre um 
colchão amortecedor de material granular denominado de 
lastro, que por sua vez absorve e transmite ao solo as pressões 
correspondentes às cargas suportadas pelo trilho. 
Função e constituição da linha férrea 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A ferrovia é composta por dois subsistemas básicos: 
 
• O de material rodante ( veículos tratores e rebocados) 
• O de via permanente (infraestrutura e a superestrutura ferroviária) 
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Função e constituição da linha férrea 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A infraestrutura ferroviária 
 
É o conjunto de obras que formam a plataforma da estrada e suporta a 
superestrutura. 
 
Composta por: 
 
• Terraplenagem (cortes e aterros) 
• Sistemas de drenagem 
• Obras de arte corrente e especiais 
• Túneis 
Função e constituição da linha férrea 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A superestrutura ferroviária 
 
É o segmento da via permanente que recebe os impactos diretos da 
carga. 
 
Principais componentes são: 
 
• Trilhos 
• Acessórios de fixação 
• Aparelhos de mudança de vias 
• Dormentes 
• Lastro e Sublastro 
 
Os quais estão sujeitos às ações de degradação provocadas pela 
circulação dos veículos e de por ataques do meio ambiente. 
 
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Função e constituição da linha férrea 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
A superestrutura ferroviária 
 
Classificação da superestrutura: 
 
• Rígida – quando os dormentes são assentados sobre lajes de 
concreto ou quando os trilhos são fixados diretamente sobre uma 
viga. 
 
• Elástica– quando se utiliza lastro para distribuir convenientemente 
sobre a plataforma os esforços resultantes das cargas do material 
rodante, garantindo a elasticidade e fazendo com que a carga 
transmitida pelos os trilhos seja suportada pelos dormentes e pelo 
lastro. 
 
CARACTERÍSTICAS DA FERROVIA 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Contato metal-metal 
 
A interação veículo-via se dá pelo contato direto das rodas metálicas 
do trem com os trilhos, que também são metálicos. Isto provoca um 
desgaste considerável dessas partes devido a grande magnitude da 
carga que solicita as rodas. 
 
Apesar da pequena resistência ao desgaste, esta alta solicitação faz 
com que este tipo de interação veículo-via seja o mais adequado. 
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CARACTERÍSTICAS DA FERROVIA 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Eixos guiados 
 
Diferentemente dos outros meios de transporte, o sistema ferroviário 
não possui mobilidade quanto à direção do veículo. 
 
Seu trajeto é guiado pelos trilhos. 
CARACTERÍSTICAS DA FERROVIA 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Bitola 
 
A distância entre os trilhos é uma característica da via e é denominada 
bitola. 
 
 
 
Uma via, entretanto, pode ter mais de um tipo de bitola, permitindo 
que seja utilizada por mais de um tipo de trem. 
 
Via permanenteadaptada para duas bitolas 
 
 
 
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CARACTERÍSTICAS DA FERROVIA 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Bitola 
 
Padronizou-se no mundo bitolas de 1.0 m, 1.435 m e 1.6 m. 
 
• Bitola > 1,0 m - Sem expressão econômica 
• Bitola = 1,0m - Bitola métrica 
• Bitola = 1,435 - Bitola normal 
• Bitola = 1,60 m - Bitola larga 
 
A tolerância no tamanho da bitola varia em função do país, da 
organização ferroviária e da velocidade da via. 
CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Roda solidária ao eixo 
 
Devido à robustez do trem, as rodas são solidárias ao eixo, não 
permitindo movimento relativo. 
 
Como consequência, aparece escorregamento entre as rodas e os 
trilhos quando o trem descreve uma trajetória curvilínea. 
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CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Roda solidária ao eixo 
 
Além disso, os eixos são montados paralelamente numa estrutura 
denominada truque. 
 
 A dificuldade de inscrição do truque (com seus eixos paralelos e 
solidários às rodas) nos trilhos de uma curva limita os raios 
mínimos em valores bastante superiores aos das rodovias. 
 
Sistemas que não exigissem paralelismo entre os eixos a fim de facilitar 
a inscrição nos trilhos seriam muito complexos e frágeis devido, mais 
uma vez, à robustez do trem. 
 
CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Existência de frisos nas rodas 
 
Os frisos nas rodas mantêm o trem sobre 
os trilhos, evitando um deslocamento 
lateral que provoque descarrilamento. 
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CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Conicidades das rodas 
As rodas possuem ainda uma configuração cônica que tem duas 
funções: 
 Centraliza o veículo nos trilhos uma vez que, quando o mesmo 
se desloca mais para o lado de um trilho, a geometria cônica o 
faz escorregar pela gravidade de volta para o centro. 
 
 Diminui (um pouco) o efeito do escorregamento das rodas nas 
curvas, pois o trem se apoiar numa curva no trilho externo e a 
configuração das rodas faz com que a externa tenha uma 
circunferência de contato com o trilho maior que a interna. 
CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
• Eixos 
 
As cargas são dispostas nas pontas dos eixos, diferentemente dos 
caminhões. As rodas nunca estão fora do gabarito da “caixa”. 
 
Outro aspecto relativo aos eixos é o fato do paralelismo dos 
mesmos no truque. 
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ENGENHARIA CIVIL 
Ferrovias 
 
 
SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA (cont...) 
 
Geometria da via 
 
Ferrovias 
 
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