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Um estudo sobre a escolha adequada de dormentes ferroviários, analisando as características de aço, madeira e plástico. O trabalho identifica parâmetros importantes, como resistência, elasticidade, durabilidade e custos, e utiliza dados da empresa mrs logística s.a. Para comparar a experiência com diferentes tipos de dormentes. O objetivo é desenvolver um modelo técnico-econômico para a escolha do tipo de dormente ideal para trechos em implantação e manutenção.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de estudo
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Rio de Janeiro 2012
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Programa de Pós- Graduação em Transporte Ferroviário de Carga do Instituto Militar de Engenharia do Rio de Janeiro como parte dos requisitos para obtenção do certificado de especialização pelo curso de Pós-Graduação.
Orientador: Profº Cel Diogo Tutor: Leonardo Soares
PINTO, Priscilla, Meritello.
Modelo Técnico-Economico para Escolha de Dormente. Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012. 64f. : il.; Graf., tab. : - cm. Monografia (especialização) – Instituto Militar de Engenharia / Curso de Especialização Transporte Ferroviário de Carga, 2012.
I. Especialista.
Agradeço a MRS pela grande oportunidade de crescimento profissional. A minha família, por serem os responsáveis pela que sou e me apoiarem e incentivarem em todos os momentos. Aos amigos que estão sempre ao meu lado me apoiando. Ao Cel. Diogo e Leonardo Soares por me orientarem de verdade durante o desenvolvimento deste trabalho.
Desde a privatização da malha ferroviária brasileira, o setor ferroviário vem se desenvolvendo fortemente no nos últimos anos. Um meio de transporte que foi esquecido nos ano 80 está fazendo a diferença no cenário atual da economia diminuindo o número de acidentes nas rodovias, aumentando o volume de carga transportada e contribuindo para o aumento do PIB do Brasil. O que recomeçou com a recuperação das vias, hoje está em fase de manutenção e ampliação, atividades essas que devem seguir especificações de serviços e materiais, de modo a alcançar a excelência. A correta escolha dos materiais vem demonstrando aumento da vida útil do sistema, diminuindo também os gastos com manutenção e, conseqüentemente, aumentando a confiabilidade dos mesmos. No Brasil não existe nenhuma metodologia de escolha do tipo de dormente a ser aplicado. Os parâmetros são diversos e a escolha depende unicamente da experiência e conhecimento do projetista. Baseado nessa amplitude de parâmetros, o presente trabalho irá caracterizar e analisar cada parâmetro que influencia na vida útil dos dormentes e do sistema como um todo. Para isso, cada tipo de dormente será estudado, assim como as várias características da via. Uma vez estudados os parâmetros, serão definidos aqueles que mais afetam o sistema para o desenvolvimento de uma ferramenta que irá auxiliar o projetista no processo de escolha do dormente considerando tanto os aspectos técnicos quanto os econômicos.
1.1– A Evolução da Ferrovia
A ferrovia surgiu na Inglaterra em 1825, logo após a Revolução Industrial. O Brasil tentou incentivar a iniciativa privada para a construção de ferrovias ao criar a Lei n.º 101, de 31 de outubro de 1835 que previa a concessão de 40 anos às empresas que construíssem estradas de ferro interligando Rio de Janeiro, São Paulo, Minas Gerais, Rio Grande do Sul e Bahia, mas não obteve sucesso. Somente em 1854 Irineu Evangelista de Souza, futuramente conhecido como Barão de Mauá, implantou 14,5 km de ferrovia entre o Porto Estrela na Baía de Guanabara e a Raiz da Serra, perto de Petrópolis. A partir daí, o país começou a construir ramais que favoreciam o transporte de carga que, antes das estradas de ferro, eram feitas por carroças com tração animal ou até mesmo no próprio animal. Em 1953, o Brasil possuía 37.200 km de malha ferroviária. Esse número foi reduzido para 30.559km com a desativação das linhas consideradas anti- econômicas, as quais, grande parte delas, foram construídas para o transporte de mercadorias cuja produção desapareceu posteriormente (Brina, 1979). A Rede Ferroviária Federal Sociedade Anônima (RFFSA) foi criada em 1957 a fim de diminuir os déficits operacionais e padronizar os procedimentos de produção e manutenção de mais de 24.000 km de ferrovia. As pequenas Estradas de Ferro não foram absorvidas pela RFFSA, como por exemplo, a Estrada de Ferro Vitória a Minas e a Estrada de Ferro Votorantin, entre outras (Brina, 1979). Os investimentos destinados à ferrovia começaram a diminuir quando o governo decidiu priorizar o transporte rodoviário. Schimidt (2010) apud Marques (1996) mostra que entre os anos de 1975 e 1980 o transporte ferroviário brasileiro crescia, em tonelada quilômetro útil (TKU), à taxa de 7,9% ao ano, e entre 1980 e 1992, foi reduzido para 2,5%. O grande crescimento da ferrovia começou em 1996, quando o Governo começou a realizar leilões de concessão da malha ferroviária. Atualmente, são 11
concessionárias responsáveis pela administração de 28.614km de ferrovia (CNT, 2011). A tabela 1.1 mostra as principais empresas vencedoras da concessão. Com a privatização, obteve-se um crescimento de produção 92,7%, passando de 138,9 bilhões de tonelada-quilômetro-útil (TKU) para 267,7 bilhões de TKU, entre os anos de 1999 e 2008 e um aumento de volume transportado de 79,6%: 256, milhões de toneladas úteis (TU) em 1999 e 459,7 milhões de TU em 2008 (Ipea 2010). Entre os anos de 1999 e 2008, foram investidos R$14,8 bilhões destinados, principalmente, à recuperação da linha férrea e do material rodante, que encontravam-se em estados deploráveis de manutenção, comprometendo a operação da malha. A partir de 2000, os investimentos já começaram a ser aplicados para aumento de capacidade e melhoria dos serviços logísticos (Ipea 2010). Com o aquecimento da economia brasileira, o setor de transporte está sendo demandado cada vez mais. Estima-se que o crescimento do volume transportado tenha aumentado 10% em 2011 em relação a 2010 passando de 278 bilhões de toneldas-quilometro-util (TKU) para 315 bilhões de TKU (CNT, 2011). Se comparado a 1997, inicio das concessões, o crescimento foi de 130%. O Plano CNT de Transporte e Logística 2011 identifica ainda a necessidade de R$151,3 bilhões no transporte ferroviário para que seu desenvolvimento acompanhe a demanda. Diante da capacidade potencial do setor, o plano atual de investimento das concessionárias está voltado para a ampliação da malha, visando não só atender a demanda, mas principalmente a eliminar os gargalos operacionais (Schimidt 2010). Com esse panorama, a escolha dos materiais a serem empregados tanto na implantação de novas linhas, quanto na manutenção das já existentes torna-se essencial para garantir a qualidade da via, aumentando a confiabilidade do modal e gerando economia.
No Brasil, a escolha dos materiais é feita de acordo com a experiência de cada concessionária. Sem objetivos nem parâmetros claramente definidos para avaliação e escolha. Os dormentes são escolhidos de acordo com seu comportamento durante os anos, demonstrado nos relatórios de manutenção da malha. Não existem parâmetros definidos para análise e escolha do melhor tipo de dormente a ser usado em determinado trecho. Portanto, este trabalho justifica-se quando, no atual cenário de ampliação e manutenção da malha ferroviária, a escolha do tipo de dormente a ser utilizado é relevante tanto nos aspectos técnicos operacionais quanto nos aspectos econômicos.
1.4 – Metodologia Empregada
Será feita uma revisão das características de cada tipo de dormente, baseada na literatura disponível em trabalhos e artigos técnicos, teses de pós graduação e livros para reconhecimentos dos parâmetros que podem ser considerados para a escolha. Com os parâmetros identificados, será feita uma análise para identificar os mais influentes ao longo da vida útil do dormente e com esses parâmetros será desenvolvida uma ferramenta para auxílio na escolha do dormente mais adequado.
1.5 – Conteúdo dos Capítulos
A introdução apresenta um breve histórico da ferrovia desde sua criação na Inglaterra, passando pela sua chegada e evolução no Brasil. Relata como foi sua aceitação e aproveitamento ao longo dos anos, os períodos em que foi praticamente abandonada e seu ressurgimento como importante modal de transporte.
O Estado da Arte é o resultado de ampla consulta (ou pesquisa) a publicações técnicas na forma de artigos ou capítulos divulgados em revistas, sites da internet e livros e também de orientações de profissionais com vivência ferroviária. Este capítulo apresenta uma base de dados já estudada por outros autores. Ela, juntamente com o capítulo seguinte (A Experiência MRS), servirá como um conjunto de parâmetros de entrada a estruturar o modelo que se pretende propor.
Esta parte do estudo apresenta dados obtidos de relatórios de manutenção da empresa MRS Logística S.A. mostrando como tem sido sua experiência com os diversos tipos de dormentes empregados em suas linhas.
Atingindo o propósito do que se apresentou anteriormente, foram selecionados os parâmetros decisórios de interesse (ou relevantes) sendo possível criar um algoritmo, em planilha eletrônica Excel, que escolhe o melhor tipo de dormente, sob aspectos técnicos e econômicos, para um trecho ferroviário.
2.1 – Via Permanente
Via permanente é o conjunto de instalações e ativos fixos que permitem a passagem do trem. Está dividido em infraestrutura e superestrutura. A infraestrutura é formada pelos cortes e aterros, pela drenagem, tuneis, pontes, viadutos, passagens inferiores e superiores, etc.. A superestrutura é constituída pelos elementos que estão acima da plataforma de terraplenagem sendo eles: lastro, dormentes, trilhos, placas de apoio e fixações. Também considera-se como parte da via permanente a sua geometria e o seu traçado.
Figura 2.1: Infraestrutura Ferroviária Fonte: Imagem Googleearth (Ferrovia do Aço – Barra Mansa).
Túnel
Corte Ponte
Corte
Drenagem
Aterro
Figura 2.2: Superestrutura Ferroviária Fonte: http://www.empresassa.com.br
2.1.1 – Geometria e Traçado
A implantação de uma ferrovia segue os estudos feitos na fase de projeto que resultarão na definição de um traçado e uma geometria. O traçado é caracterizado pelo caminho que o eixo da ferrovia segue sendo constituído por tangentes, curvas, rampas e Aparelhos de Mudança de Via (AMVs). É o traçado que definirá as condições operacionais como velocidade máxima, perfil de tração, raio mínimo, rampa máxima, etc.. A geometria da via é representada pelas condições dos trilhos nas três dimensões: a) Horizontal: bitola e alinhamento; b) Vertical transversal: superelevação, transições de entrada e saída; c) Vertical longitudinal: nivelamento das filas de trilhos, com referência “0”.
2.1.2 – Trilhos
Os trilhos funcionam como viga contínua que guiam o material rodante, o sustenta e transfere a carga das rodas numa menor proporção para as placas de apoio e na sequência para os demais componentes da superestrutura.
Trilhos
Fixaçã o
Dormente
Lastro Lastr o
