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Fixações de trilhos ferroviários: manutenção

Atualizado: 15 de jul.

Introdução


As fixações são componentes que garantem a fixação do trilho ao dormente. Estas podem ser rígida, elástica ou semielástica. Os primeiros modelos eram fixações rígidas, como, o prego de linha, que eram aplicados nos dormentes com marreta, garantindo que o trilho não tombasse e não se movimentasse transversalmente. A partir disso, ocorreram várias evoluções buscando retensorar a linha, fazendo com que as fixações também tivessem o objetivo de ter uma maior contenção do trilho, tanto verticalmente, quanto longitudinalmente.


Outros acessórios relacionados com a linha são: parafusos, retensores, placas de apoio, arruelas, palmilhas.


Fixação rígida


Prego de linha


O prego de linha, mesmo sendo o primeiro a surgir como elemento fixação, ainda é muito utilizado nos EUA e em linhas secundárias no Brasil, devido à facilidade de aplicação e baixo custo. Apesar disso, sua aderência no dormente de madeira é inferior a outros tipo de fixação deste tipo exigindo maiores manutenções. Além disso, exige um retensoramento complementar, para garantir que o trilho não se movimente longitudinalmente.


Existem dois tipos mais comuns de pregos de linha, os quais são: asa de barata e cabeça de cachorro.

Prego de linha asa de barata
Prego de linha, cabeça de cachorro

Como vantagens do uso do prego de linha, podemos citar:

  • Baixo preço devido a facilidade de sua produção.

  • A aplicação do prego é bastante simples podendo ser manual ou mecanizada.

  • O resultado final de manutenção anual não difere muito dos outros tipos de fixações rígidas existentes



Já as desvantagens são:

  • Aderência ao dormente é inferior ao tirefond.

  • Não oferece retensoramento.

  • Perde facilmente o contato com o trilho devido às vibrações provocadas pelos veículos ferroviários.

Para sua aplicação é necessário uma furação prévia em seguida a aplicação manual ou mecanizada do prego de linha no dormente ou na placa de apoio.

Aplicação manual do prego de linha
Aplicação mecanizada do prego de linha

Tirefond


Como evolução do prego de linha temos o tirefond que é um parafuso, ou seja, possui rosca. Por isso, possui maior fixação no dormente.

Parafuso de linha

Os tipos mais comuns de Tirefonds no Brasil são:

  • Tirefond comum

  • Tirefond galvanizado (garantir maior vida últil contra a corrosão)

  • Tirefond cabeça quadrada

  • Tirefond cabeça retangular

Tirefond

As vantagens do uso de tirefonds estão abaixo:

  • Possui baixo preço devido a facilidade de sua produção.

  • A aplicação do parafuso é bastante simples e barata, sendo geralmente mecanizada.

  • Menos manutenções em relação ao prego devido a maior fixação no dormente.

No entanto, há algumas desvantagens:

  • Risco de a cabeça perder a rosca.

  • Não oferece retensoramento.

  • Perde facilmente o contato com o trilho devido às vibrações provocadas pelos veículos ferroviários.

A aplicação do tirefond pode ser manual utilizando uma chave de tirefond ou mecanizada utilizando a tirefonadeira. Muitas vezes já vem lubrificados para melhor penetração.

Tirefonadeira

Diâmetro de brocas para furação de dormentes


Para a furação são necessárias brocas com diâmetros específicos de acordo com a fixação usada. Estes tamanhos de diâmetros são mostrados na tabela a seguir:


Fixação elástica


Existem inúmeros sistemas de fixação elástica, com diferentes composições e fixações. No geral, a fixação elástica é composta por um isolador, um pad e um shoulder. Os isoladores e os pads são para o caso de dormentes de concreto e de aço, uma vez que há a necessidade de isolar eletricamente um trilho do outro.

Sistema de fixação elástica

O processo produtivo das fixações começa na aquisição de matéria-prima (aço-mola) seguida do corte do material. Mais adiante, esse material sofre um aquecimento entre 950°C - 1000°C para o seu forjamento em uma máquina. Após este procedimento ocorre um tratamento térmico para melhorar a resistência e, por último é feita a inspeção da peça já pronta.

Fabricação de fixações elásticas

Após a produção da fixação é necessário que a peça passe por um controle de qualidade, como os seguintes:

  • Análise de dureza Brinnel

  • Análise de dureza Rockwell

  • Análise de carbono e enxofre

  • Ensaio de impacto

  • Ensaio de fadiga

  • Análise metalográfica


Controle de qualidade

Grampo Deenik


O grampo Deenik, nada mais é que um grampo de aço-mola torcido aplicado no sentido transversal do patim. Por ser muito difícil de retirar, o grampo é considerado uma peça anti-furto. Este tipo de fixação é aplicado, principalmente nas ferrovias da VALE, justamente pelo fato de ocorrências de furto nas ferrovias da empresa.

Grampo Deenik

As vantagens estão associadas a:

  • Baixo custo de aquisição

  • Resiliência a impacto de descarrilamento

  • Difícil retirada (anti-furto)

Já as desvantagens são:

  • Aplicação difícil

  • Necessita de ferramental específico

  • Difícil mecanização

Para aplicação do grampo Deenik, é necessário utilizar um alicate para seu posicionamento e em seguida é utilizado um aplicador para pregação, conhecido como maritaca.

Aplicação do Grampo Deenik
Alicate x Maritaca

Grampo Pandrol


O grampo pandrol é de aço-mola torcido, aplicado no sentido longitudinal do patim como mostrado na figura abaixo:

Grampo Pandrol

Dentre as vantagens estão:

  • Fácil aplicação

  • Fácil mecanização

  • Alta durabilidade (maior vida útil que Deenik)

Já as desvantagens:

  • Pouco mais caro que Deenik

  • Difícil retirada em caso de fratura do grampo (descarrilamento)

Para aplicar o grampo pandrol é necessário posicioná-lo manualmente e em seguida fixá-lo com o pampuller.

Pampuller

Grampo SKL


O grampo SKL é uma fixação bastante utilizada em dormentes de concreto, principalmente, na Europa. A fixação é acompanhada de um parafuso que imprime pressão no grampo, fazendo com que haja pontos de contato de pressão do grampo no patim. Um ponto a ser acrescentado é o fato de o parafuso ter dois modelos: com rosca na sua parte superior ou na parte inferior. Veja abaixo exemplos de grampo SKL:

Grampo SKL

Vantagens do grampo SKL:

  • Fácil aplicação

  • Fácil mecanização (tirefonadeira)

  • Alta durabilidade (maior vida útil que Deenik)

  • Dois pontos de contato de pressão

Desvantagem do grampo SKL:

  • Alto custo


Grampo RN


O grampo RN é muito utilizado em dormentes de concreto bi-bloco, que, por sua vez, não é muito utilizado no Brasil. O contato do grampo com o trilho é feito por meio de uma chapa como mostra a figura a seguir:


Grampo RN

A aplicação do grampo RN pode ser feita com a tirefonadeira, tendo o seu parafuso chumbado no dormente bi-bloco e com uma porca é colocado uma pressão no grampo.


Como vantagens do grampo RN, temos:

  • Fácil aplicação

  • Fácil mecanização (tirefonadeira)

  • Leveza e simplicidade

  • Baixo custo

Já as desvantagens:

  • Alta deformabilidade

  • Baixa resistência mecânica

  • Frágil no caso de descarrilamento

Grampo Fastclip


O grampo Fastclip tem sido cada vez mais utilizado no mundo e pode ser utilizado tanto em light rail quanto em heavy haul. Sua geometria é utilizada para qualquer dormente e placa de apoio, necessitando apenas de uma ombreira específica para cada dormente. Além disso, o grampo Fastclip possui uma camisa plástica para isolamento. Seu encaixe no patim é transversal, como mostrado abaixo:

Fastclip

Vantagens do FastClip:

  • Fácil aplicação

  • Fácil mecanização

  • Alta vida útil

  • Permite várias reaplicações

Desvantagens do FastClip:

  • Alto custo

  • Necessita ombreira que é frágil a descarrilamento


Fixação Semielástica


KPO


KPO é a fixação semielástica mais conhecida, que, apesar de possuir boa aceitação mundial, é pouco utilizada no Brasil. Trata-se de um cavalete que é preso à placa de apoio por parafuso e porca. Ademais, para conferir elasticidade essa fixação é utilizada com uma arruela.

KPO

Vantagens:

  • Fácil aplicação

  • Fácil mecanização (tirefonadeira)

Desvantagens:

  • Frágil a impactos (descarrilamento)


Placas de apoio


As placas de apoio são utilizadas para distribuir a carga do trilho para o dormente, uma vez que ela possui uma área de contato com o dormente maior que a do trilho. Tais placas possuem elevações laterais que servem para conter o deslocamento transversal do trilho. Além disso, ela permite que diferentes fixações sejam instaladas no trilho. É interessante que o trilho seja levemente inclinado para dentro e a placa de apoio garante esta inclinação que geralmente é de 1:20 ou 1:40.

Placa de apoio

Para cada tipo de fixação há diferentes placas de apoio com diferentes configurações de fixação.

Diferentes tipos de placa de apoio

Retensores


Os retensores são complementos para fixação rígida para conter o deslocamento e a expansão longitudinal do trilho. Sendo assim, a fixação elástica não necessita de retensores.

Retensores

Outros componentes


Isoladores


Tem por objetivo corrigir diferença de perfil de trilho e apoio do dormente além de isolar eletricamente o trilho do restante do sistema.

Isoladores

Ombreira (shoulder)


A ombreira é uma peça chumbada ao dormente de concreto que recebe as fixações travando-a ao dormente.

Ombreira

Placas amortecedoras (PAD)


As placas amortecedoras garantem melhor distribuição de esforços, além de amortecer impactos. Elas também são responsáveis por reduzir a fadiga de componentes, os ruídos, a vibração estrutural e o desgaste de dormente de concreto (caseamento). Ademais ela também funciona como isolamento elétrico do trilho.

PAD

Arruelas, Arruelas de pressão e porcas


Considerações gerais

  • Deve-se atentar para trincas e empenos das fixações rígidas e elásticas.

  • Fixações devem ser substituídas quando não reempregáveis.

  • Materiais recolhidos podem ser selecionados e classificados como reempregáveis ou descartados.

  • Quando não houver arruela de pressão nos tirefonds das placas de apoio, deve-se reapertá-los regularmente.

  • Furos inutilizados devem ser tarugados.

  • Os elementos de isolamento e palmilhas devem ser substituídos todas as vezes que os trilhos forem substituídos ou for realizado ATT.

  • Material de isolamento deve ser selecionado e se possível reaplicado em tangentes ou linhas secundárias.


Critérios para descarte e reemprego de componentes


Grampos em geral

Componentes trincados ou empenados devem ser descartados. Além disso, os parafusos de fixação RN ou SKL com rosca danificada devem ser descartados.


Placas de apoio

Devem ser descartadas se houver:

  • Trincas ou empeno

  • Furos ovalizados

  • Shoulder danificados

  • Deformação ou desgaste na região de apoio do trilho



Tirefonds

Devem ser descartados se houver:

  • Trincas ou empeno

  • Desgaste excessivo da cabeça

  • Desgaste excessivo da rosca


Conclusão


Encerramos mais um assunto no nosso blog. Hoje falamos sobre as fixações, onde foi exposto cada tipo de fixação, como e quando deve ser aplicada. Além disso falamos sobre o reemprego dessas fixações e os cuidados que devemos ter. Para mais assuntos como este visite nosso Blog pra ficar por dentro de tudo sobre via permanente.


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Escrito por Paulo Lobato e Laura Lima

Especialista em manutenção de via permanente ferroviária

Elevada experiência em gerenciamento de projetos e análise de viabilidade técnica-econômica de novos projetos

Engenheiro Civil formado pela UFMG em 2010 com curso de extensão em ferrovia e transportes pela École Nationale des Ponts et Chaussées em Paris/França

Certificado em Gestão de Projetos pelo Project Management Institute (PMI)

Certificado em Inglês Avançado (CAE) pela Cambridge University

Pós-graduado em Engenharia Ferroviária pela PUC-Minas

Pós-graduado em Gestão de Projetos pelo IETEC

Pós-graduado em Restauração e Pavimentação Rodoviária pela FUMEC

Contato: (31) 98789-7662

E-mail: phlobato01@gmail.com


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