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  • Paulo Lobato

Manutenção preventiva de trilhos

Atualizado: 15 de abr.

Introdução


Neste post iremos falar de manutenção preventiva de trilhos. Em um primeiro momento, iremos introduzir o assunto de detecção de defeitos em trilho, o qual é muito importante para evitar fratura trilho. Já em um segundo momento, vamos falar da manutenção preventiva e discutir sobre o esmerilhamento e o gerenciamento de de atrito pode ajudar as ferrovias a reduzir seus custos operacionais.


Detecção de defeitos em trilhos

DETECÇÃO DE DEFEITOS EM TRILHOS POR ULTRASSOM


O ultrassom é a única forma de detectar os defeitos internos em trilhos, além de ser a melhor forma de controlar fraturas de trilhos. Os equipamentos utilizados nesse processo produzem ondas ultrassônicas que refletem no interior do trilho. Caso haja alguma anomalia que possa interromper o sinal, o equipamento será capaz de ler essa informação, a qual é disponibilizada em uma tela para o operador.


Ultrassom em trilhos

Os módulos de ultrassom mais comuns no Brasil possuem rodas de borracha preenchidas de líquido. Seus transdutores são posicionados com angulação de 0°, 45° e 70°. Cada angulação fica responsável por detectar defeitos em uma certa parte do trilho, estes ângulos detectam defeitos na parte central do patim e boleto e na alma em geral. No entanto, não é possível detectar defeitos nas abas do patim, pois o equipamento não consegue lê-las. Na foto a seguir podemos observar melhor esse procedimento.


Módulo de Ultrassom

Os módulos podem ser instalados tanto em caminhões rodoferroviários - o qual é o modelo mais produtivo, onde o operador analisa o resultado dentro da cabine do veículo - quanto trolleys, o qual é empurrado manualmente, é mais leve e mais barato, mas é menos produtivo. Na imagem a seguir trouxemos um exemplo para cada um desses equipamentos.

Caminhão Trolley

Nas rodas do módulo, é aspergida água que serve para permitir melhor acoplamento roda-trilho.

Água espergida na roda do módulo

O caminhão de ultrassom é composto por um módulo retrátil e rebocável, o qual pode ser levantado quando o caminhão estiver em uma rodovia. Além disso o veículo possui uma cabine de controle e análise, como mostrado na foto a seguir:


Módulo rebocável e cabine do caminhão

A avaliação da condição do trilho é feita através da interface do software de intepretação dos dados de saída dos transdutores. Estes dados podem ser mostrados de diversas formas. Na imagem a seguir observamos um exemplo de interface gráfica de um software, onde cada mancha colorida na tela representa uma descontinuidade.

Interface gráfica do software DIO 2000 da empresa Starmans

Uma vez que os defeitos foram identificados, o operador precisa fazer uma análise do defeito com o ultrassom manual. Isto é necessário pois na investigação com veículo ou trolley, é possível apenas identificar o defeito, não analisá-lo e classificá-lo a fim de determinar sua gravidade e a tratativa a ser adotada.


DETECÇÃO DE DEFEITOS SUPERFICIAIS


Para fazer a avaliação de defeitos de desgaste ou no perfil do trilho podemos utilizar módulos e softwares. Com medidores a laser e softwares sofisticados, é possível medir área de desgaste, perda de massa, ângulo de desgaste, desgaste vertical, horizontal, lateral, entre outros.

Há uma infinidade de modelos que entregam diferentes precisões, produtividades e complexidades, modelos embarcados que possuem alta produtividade e modelos manuais que possuem alta precisão.

Além dos módulos com softwares, podemos identificar os defeitos superficiais com instrumentos manuais, as quais podem ser por contato mecânico ou sem contato (laser). A imagem abaixo apresenta um modelo de um instrumento de medição manual de desgaste vertical e lateral do boleto fabricado pela BRFERROVIA.

O Miniprof é um instrumento manual que mede os defeitos de trilho com extrema precisão. Possui uma caneta de altíssima precisão que contorna o perfil do trilho. Esse equipamento é acompanhado de um software, que após o processo de medição retorna o valor do desgaste do trilho.

Miniproof - Greenwood

Um outro defeito que pode ser detectado é a corrugação, onde identificamos uma superfície de ondulação. Esse defeito pode ser resolvido com esmerilhamento e há uma máquina capaz de mensurar esse defeito e assim saber o quanto deve ser esmerilhado. Trouxemos um exemplo dessa máquina abaixo:

Gekon
Defeito de corrugação

O monitoramento da corrugação é essencial pois permite entregar melhor conforto para linhas de passageiros, aumentar a vida útil de componentes de via e material rodante e entregar melhor eficiência energética para as linhas de carga.


Manutenção preventiva de trilhos


ESMERILHAMENTO DE TRILHOS


O esmerilhamento é um processo mecanizado para remoção controlada de metal. Para isso são utilizados rebolos circulares rotativos acoplados a motores elétricos.


Tal processo é fundamental para benefício da via permanente e material rodante, aumentando a vida útil do trilho. Dessa forma, esse procedimento permite controle do desgaste do trilho; da interação do veículo-via através da conformação do perfil do trilho e; da evolução de trincas e defeitos superficiais devido a tensão de contato roda-trilho.


É necessário destacar que o esmerilhamento requer completo entendimento dos fenômenos de interface roda-trilho e operacionalidade da esmerilhadora e envolve complexa operação mecânica e logística.


A atuação desse procedimento se dá pelo controle da propagação de defeitos superficiais, controle de corrugação, desgaste e escoamento plástico, controle de desgaste e fadiga das rodas (conformação do perfil), controle de hunting dos truques, melhora na eficácia das inspeções de ultrassom (não acoplamentos) e controle de ruído.


Há duas estratégias de esmerilhamento:

  1. Utilizando o método corretivo, onde ocorrem múltiplos passos em um ciclo, eliminando totalmente o defeito ou a conformação do boleto. Geralmente a cada 20-80 MBTB.

  2. Utilizando o método preventivo, no qual o esmerilhamento ocorre em intervalos frequentes com poucos passes. Tal método ajuda na prevenção do surgimento de trincas e manter o perfil do trilho conformado. Isso pode ser um problema quando o trilho está em situação crítica. Existem duas formas de esmerilhamento preventivo: o imediato e o gradual. Este, tem o primeiro ciclo corretivo e os próximos ciclos preventivos. Já àquele possui os primeiros ciclos de conformação e os próximos com o objetivo de controlar fissuras.

É valido mencionar que o esmerilhamento preventivo gradual é uma estratégia que foi introduzida na BNSF em 1988 e pode também ser denominada de estratégia de remoção de trincas por estágios. Na imagem abaixo pode-se visualizar como este método funciona:


Estratégia de remoção de trincas por estágios

ESMERILHADORAS DE TRILHO


Trouxemos um exemplo de uma máquina que realiza o processo de esmerilhamento:

Esmerilhadora de Trilho

Há inúmeros modelos e configurações de esmerilhadoras, modelos leves e pesados com 4 a 69 rebolos e com vagões de água e serviço.


São considerados pequenos os equipamentos que possuem de 4 até 24 rebolos e são utilizados em pequenos trabalhos especiais, como desvios e cruzamentos, bem como em trechos críticos sob demanda.


Já os equipamentos pesados são aqueles que possuem de 48 a 96 rebolos e são utilizados para alta produção e longas distâncias alta remoção em um único passe e alta velocidade, também são utilizados em ferrovias heavy-haul.


Abaixo temos cada parte de uma esmerilhadora de 24 rebolos da VLI

Esmerilhadora de 24 rebolos da vli - Carro de força e tração
Esmerilhadora de 24 rebolos da vli – Vagão de apoio
Esmerilhadora de 24 rebolos da vli – Carros de esmerrilhamento

GERENCIAMENTO DE ATRITO


O gerenciamento de atrito serve para controlar o coeficiente de atrito no contato roda/trilho. Os seus principais objetivos são:

  • Reduzir níveis de desgaste

  • Reduzir as forças laterais

  • Reduzir consumo de combustível

  • Redução dos níveis de ruído

Por consequência de tais objetivos, há uma redução nos custos operacionais e nos impactos ambientais.

O controle de atrito se dá por duas partes:

  1. Lubrificação da face de bitola e flange das rodas, essa parte requer lubrificante de alta qualidade (sólido ou líquido). Esta sempre foi uma atividade essencial visando reduzir desgaste do boleto

  2. Controle do atrito no topo do trilho e banda de rodagem das rodas. Para isso, são utilizados modificadores de atrito (sólido ou líquido). Esta é uma nova técnica visando melhoria da eficiência do contato roda-trilho.

A diferença entre os lubrificantes e os modificadores de atrito é que os primeiros reduzem o coeficiente de atrito a níveis mínimos e os segundos controlam o atrito a níveis ideais sem interferir na tração e frenagem.


A aplicação de lubrificante antigamente era feita manualmente. Atualmente existem diferentes processos de aplicação fixos ou embarcados.


A figura a seguir mostra como funcionam os sistemas embarcados de aplicação de lubrificantes

Sistemas embarcados de lubrificantes

Os sistemas fixos de lubrificação são instalados em pontos estratégicos da ferrovia e atuam através de temporizador ou passagem de veículo sobre gatilho.

Barra lubrificadora na face do trilho na MRS

Barra aplicadora de modificador de atrito na superfície superior do trilho na MRS
Manta coletora na MRS

Na imagem acima é mostrada uma manta coletora, a qual serve para que o lubrificante não danifique os demais componentes da via permanente.


Conclusão


Neste post aprendemos sobre os diferentes sistemas de detecção de defeitos internos e superficiais em trilhos. Além disso mostramos as diferentes estratégias de esmerilhamento e quando cada uma delas é utilizada, bem como as diferentes máquinas e suas finalidades. Por fim, foi exibido o processo de gerenciamento de atrito, seu funcionamento e sua importância. Se quiser saber mais sobre esse e outros assuntos afins inscreva-se no nosso curso de Fundamentos da Manutenção de Via Permanente e fiquem ligados no nosso blog, pois estamos sempre atualizando nossas postagem.


Escrito por Paulo Lobato com colaboração de 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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