Soluções de engenharia para controle de flambagens
- Paulo Lobato
- 2 de ago.
- 6 min de leitura
RESUMO
As variações térmicas enfrentadas pelos trilhos ferroviários representam um desafio constante para a segurança e a eficiência operacional das ferrovias. A dilatação térmica, um fenômeno natural dos materiais metálicos, pode resultar em problemas críticos como flambagens no verão e rupturas no inverno, aumentando o risco de descarrilamentos e falhas mecânicas. Compreender o impacto dessas variações e implementar soluções adequadas para mitigá-las é essencial para garantir a integridade estrutural e a continuidade do serviço ferroviário. Este artigo aborda as principais metodologias de monitoramento de temperatura dos trilhos, as soluções de engenharia aplicadas e os avanços tecnológicos adotados nas linhas 8 e 9 de São Paulo, pela Via Mobilidade 8 e 9 (VM89), com foco na prevenção e mitigação dos impactos térmicos.
1. Introdução
1.1. Impacto da Variação de Temperatura nos Trilhos
Os trilhos ferroviários são tipicamente fabricados com aço, um material conhecido por sua sensibilidade à variação de temperatura. A dilatação térmica — ou expansão e contração dos materiais — é uma característica inerente ao aço, o que pode resultar em movimentos longitudinais ao longo dos trilhos quando ocorrem variações significativas de temperatura.
Durante o verão, as altas temperaturas podem causar a expansão dos trilhos, resultando em um fenômeno conhecido como flambagem, quando o excesso de calor pode fazer com que o trilho se deforme. Essa flambagem pode ocasionar descarrilamentos, trazendo sérios riscos para a operação e os passageiros. Estudos mostram que aproximadamente 10% dos acidentes ferroviários podem ser atribuídos a problemas relacionados à temperatura dos trilhos (CINTRA, 2014).
No inverno, por outro lado, a contração dos trilhos devido a baixas temperaturas pode resultar na quebra dos trilhos, outro problema crítico de segurança. Quando os trilhos se contraem excessivamente, podem surgir tensões internas que resultam em trincas ou rupturas, comprometendo a continuidade da via e aumentando o risco de falhas mecânicas (SILVA & SOUZA, 2018).
1.2. Importância do Monitoramento Contínuo
O monitoramento da temperatura dos trilhos, de forma contínua e automatizada, é fundamental para prever e mitigar os riscos associados às variações térmicas. Sensores de temperatura instalados ao longo da via permitem medir as mudanças em tempo real e, com isso, enviar alertas quando a temperatura atinge níveis críticos. Além disso, modelos preditivos baseados em dados históricos podem ajudar a planejar ações preventivas, como a inspeção intensiva de áreas críticas durante as estações de maior variação térmica.
Diversas ferrovias ao redor do mundo já empregam sistemas de monitoramento baseados em redes de sensores distribuídos (IoT), que monitoram não apenas a temperatura, mas também outros parâmetros importantes, como vibração e deformação dos trilhos (MOURA & FERREIRA, 2020). Esses dados são essenciais para a manutenção preditiva, evitando falhas catastróficas e melhorando a eficiência do ciclo de vida da via.
1.3. Soluções de Engenharia para Mitigação de Efeitos Térmicos
Além do monitoramento, existem diversas soluções de engenharia para lidar com os efeitos térmicos nos trilhos. Uma delas é a aplicação dos trilhos dentro de uma faixa de temperatura chamada de neutra, de forma que a expansão e contração térmica sejam minimizadas ao longo da vida útil do trilho. Outro método envolve o uso de juntas de expansão em pontos específicos da via, permitindo que os trilhos se dilatem e contraiam sem afetar a estabilidade da via (ANDRADE, 2019).
Outro avanço recente envolve o uso de revestimentos especiais para os trilhos, que ajudam a refletir o calor e reduzir a absorção térmica excessiva, particularmente em regiões tropicais e subtropicais. Esses revestimentos, além de mitigar o risco de flambagem, também prolongam a vida útil do trilho, reduzindo a necessidade de manutenção corretiva (LIMA & GOMES, 2021).
2. Soluções de Engenharia Adotadas pela Via Mobilidade 8 e 9 (VM89)
2.1. Monitoramento da Temperatura dos Trilhos
Visando aumentar a segurança operacional das linhas 8 e 9 da cidade de São Paulo, a VM89 implantou termômetros nos trilhos para monitorar suas temperaturas e tomar medidas preventivas quando elas atingem valores extremos.
Ao todo, foram instalados 6 termômetros, sendo 3 na via de teste do Pátio de Presidente Altino e outros 3 na Estação Interlagos. Os valores de temperatura são enviados remotamente para a plataforma de registro e visualização, conforme imagem abaixo:
Esta plataforma monitora a temperatura e envia automaticamente alarmes para os supervisores do Centro de Controle Operacional e de Manutenção de Via Permanente, quando as temperaturas extrapolam os limites mínimo de 12°C e máximo de 50°C.
Assim, quando o Centro de Controle Operacional recebe estes alarmes ele pode atuar preventivamente reduzindo a velocidade dos trens ou solicitando aos condutores que redobrem a atenção. Ao mesmo tempo, a equipe de via permanente pode se preparar para uma possível atuação emergencial.
2.2. Pintura dos trilhos
Estudos realizados na própria empresa demonstraram que a pintura da alma e patim na cor branca pode reduzir a temperatura máxima dos trilhos em até 8°C. Neste sentido, para reduzir a probabilidade de ocorrência de flambagem e sua magnitude, a VM89 decidiu pintar os trilhos dos locais com incidência de flambagem.
Para realizar esta atividade com maior produtividade e qualidade, a Via Mobilidade 8 e 9 implementou uma caminhonete rodoferroviária, com uma máquina de pintura airless e condutores para pintar, ao mesmo tempo, as 2 faces laterais de ambos os trilhos.
Se esta atividade fosse realizada a pé, para pintar 1 quilômetro de via, seriam necessários 4 colaboradores trabalhando por 4 horas, ou seja, uma produtividade de 62,5 m/homem.hora. Com o veículo rodoferroviário, é possível realizar esta atividade com 2 colaboradores em apenas 1 hora, ou seja, uma produtividade de 500 m/homem.hora. O que representa um aumento de produtividade de 700%.
2.3. Alívio de tensão térmica artificial
Conforme apresentado anteriormente, existe uma faixa de temperatura ideal do trilho na sua aplicação para que ao longo de sua vida instalado, ele esteja submetido a menores níveis de tensões e, consequentemente, menores riscos de fratura e flambagem. No caso, das linhas 8 e 9, a faixa de temperatura neutra do trilho é de 27°C a 37°C. Ou seja, a última solda realizada para instalação da barra nova, também chamada de solda de fechamento, deve ser realizada com o trilho nesta faixa de temperatura.
No entanto, o intervalo de manutenção nestas linhas é das 00h30 às 03h30 e, neste período, raramente a temperatura dos trilhos estará dentro da faixa de temperatura neutra.
Assim, como alternativa à soldagem de fechamento na faixa de temperatura neutra, existe uma técnica de engenharia chamada de alívio de tensão térmica artificial. Esta técnica consiste na utilização de tensores hidráulicos para alongar o trilho até o comprimento em que ele estaria na faixa de temperatura neutra, para a realização da soldagem de fechamento.
Em 2024, a VM89 adquiriu um tensor hidráulico de trilhos e treinou a equipe de manutenção de via permanente na realização desta atividade, conforme imagem abaixo:
3. Conclusão
O controle da temperatura dos trilhos é uma prática indispensável para assegurar a integridade estrutural da via permanente e a segurança operacional das linhas ferroviárias. As linhas 8 e 9 da Via Mobilidade adotaram soluções tecnológicas e de engenharia eficazes para mitigar os impactos das variações térmicas, como o monitoramento contínuo com termômetros, a pintura dos trilhos para redução de temperatura e o alívio de tensão térmica artificial.
Essas medidas preventivas demonstram uma abordagem proativa para enfrentar os desafios impostos pelas condições climáticas e pelo ciclo operacional das linhas. Além disso, as inovações implementadas, como a caminhonete rodoferroviária, proporcionam ganhos significativos em produtividade e qualidade no tratamento dos trilhos.
Com essas práticas, espera-se uma redução drástica na ocorrência de flambagens e fraturas, contribuindo não apenas para a segurança dos usuários e para a confiabilidade da operação, mas também para a sustentabilidade econômica e operacional do sistema ferroviário. As iniciativas apresentadas consolidam a Via Mobilidade 8e9 como um exemplo de excelência na gestão de infraestrutura ferroviária no Brasil.
Referências bibliográficas
CINTRA, P. "Análise dos Acidentes Ferroviários Causados por Fatores Climáticos". Revista de Engenharia Ferroviária, 2014.
SILVA, R.; SOUZA, P. "Efeitos da Contração Térmica nos Trilhos e Soluções de Engenharia". Boletim Técnico da Infraestrutura Ferroviária, 2018.
MOURA, A.; FERREIRA, J. "Monitoramento de Trilhos via IoT: Estudos de Caso". Jornal Brasileiro de Engenharia Ferroviária, 2020.
ANDRADE, M. "Soluções de Engenharia para Dilatação Térmica em Trilhos". Anais do Congresso Nacional de Engenharia Ferroviária, 2019.
LIMA, T.; GOMES, L. "Revestimentos de Trilhos e suas Aplicações em Climas Tropicais". Revista de Tecnologias Ferroviárias, 2021.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7500: Normas de Segurança para Ferrovias. ABNT, 2020.
Escrito por Paulo Lobato
Especialista em manutenção de via permanente ferroviária e gestão de projetos com 15 anos de experiência profissional
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)
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
Pós-graduado em Gestão de Sistemas Ferroviários e Metroferroviários pela Deutsche Bahn
Contato: (31) 98789-7662
E-mail: phlobato01@gmail.com
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