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04
Fevereiro

LITERATURA TÉCNICA FERROVIÁRIA

Caros amigos, para aqueles que estão lendo estas minhas notas entendo que gostam como eu do tema Ferrovias e procuram matérias e conteúdos ligados a este ramo. Hoje, especificamente para quem trabalha em Engenharia Ferroviária, gostaria de citar um trabalho de muita qualidade técnica voltado à operação em uma Estrada de Ferro.

Trata-se do livro escrito no Brasil com o título SEGURANÇA OPERACIONAL DE TRENS DE CARGA, pelo engenheiro ferroviário Luiz Henrique Hungria, o qual dispensa qualquer comentário por ser um profissional de alto conhecimento e que apresenta de forma muito inteligente como a operação deve ser efetuada para que os pesados trens de hoje trafeguem sem serem afetados por questões de manutenção de via permanente e de vagões, as quais acabam por introduzir amplificadores no sistema que podem aumentar a possibilidade de descarrilamentos ou perda de controle dos trens nas rampas ascendentes ou descendentes.

                                         Engenheiro Luiz Henrique Hungria com seu livro em lançamento na RUMO Logística

Luiz conhece como ninguém todas as áreas de uma ferrovia mesmo porque já trabalhou em praticamente todas elas desde que iniciou suas atividades na RFFSA nos anos 80. Seu primeiro livro, pois esperamos que outros venham, apresenta de forma gradativa e muito bem estruturada os conceitos aplicados, buscando esclarecer e explicar matematicamente como ele mesmo diz ao longo das páginas, o porque de cada uma das formulas que acabam sendo usadas sem o necessário entendimento de seu conteúdo.

Cinemática, Dinâmica e Estabilidade dos trens são aprofundados com muita propriedade e fácil acompanhamento por quem quer se inteirar e aplicar na montagem de uma operação ferroviária ou mesmo para os engenheiros que gostem de uma boa leitura técnica.

Cumprimento o meu particular amigo Luiz Hungria pelo trabalho, persistência e qualidade aplicados ao seu livro pois conhecendo-o como eu, sei que cada capítulo foi lido múltiplas vezes até que cada ponto ficasse perfeitamente claro ao leitor. Cumprimento igualmente à RUMO Logística na figura de seu não menos famoso presidente Júlio Fontana Neto pelo incentivo de publicar este maravilhoso trabalho de engenharia, mostrando que a empresa busca realmente manter a sua operação ferroviária dentro dos limites de qualidade e segurança.

Leitura imperdível!!!!!

04
Fevereiro

CABOOSES – O QUE ERAM E PORQUE DESAPARECERAM

Como já tivemos a oportunidade de discutir nossas ferrovias eram, até o final dos anos 40, equivalentes em funcionamento com as principais ferrovias norte-americanas. Quando digo isso me refiro às grande ferrovias nacionais que movimentavam cargas e pessoas em volumes consideráveis e compatíveis com o nível tecnológico existente deste lado do planeta.

Nossas E. F. Central do Brasil e Cia. Paulista, ambas de bitola de 1,60m, eram comparadas às grandes Union Pacific e Santa Fé nos EUA embora as suas irmãs do hemisfério norte contassem sempre com mais recursos e menor dependência de seus politicos, sempre uma ameaça pairando sobre nossas cabeças! Nos livros Car Builders Cyclopedias, que eram publicações especializadas em material rodante distinadas aos que trabalhavam com ferrovia, citavam estas duas estradas de ferro como um exemplo de trabalho e eficiência. Todos se recordam que nossos avós até costumavam acertar os relógios pela chegada dos trens nas estações, sendo motivo de comentários quando ocorriam atrasos.

Mas nosso tema deste post faz menção a um tipo de vagão que foi criado nos EUA mas que não teve a mesma aplicação por aqui. Falo dos vagões do tipo Caboose, os quais foram criados em 1840 quando os trens começaram a aumentar seu comprimento e os vários vagões tinham destinos e encomendas diferentes, sendo então necessário um maior controle de entrega destes materiais pelas estações ao longo do país. O que pouca gente sabe é que o nome Caboose não nasceu ferroviário mas sim maritimo já que as cozinhas e os locais onde os marinheiros se concentravam nos navios tinham este jargão que tem fontes germânicas, holandesas, etc. O nome que surgiu como uma gíria se popularizou rapidamente já que também era usado pelos índios como um nome dado para os trens e ainda para indicar nádegas bem avantajadas das mulheres da época. Um gosto antigo, como se vê……

Os cabooses, em resumo, eram usados pelos chefes de trem para concentrarem as informações e notas do que estava embarcado e para controlar sua entrega. Neste mesmo vagão seguia a equipe de guarda e manutenção do trem, composta normalmente de guarda-freios e mecânicos que lá estavam para reparar qualquer defeito que pudesse impedir a continuaidade da viagem. Ferramentas, beliches, fogareiros, etc, eram outros equipamentos obrigatórios para estas pessoas que passavam mais tempo nos cabooses do que em suas próprias casas.

                                        Figura 1 – Um caboose totalmente totalmente fabricado em madeira

Como mostra a Figura 1, os primeiros cabooses eram totalmente de madeira com estrados dotados de tirantes para garantir sua integridade pois como seguiam nas caudas dos trens, recebiam impactos oriundos do movimento longitudinal ainda precariamente amortecido já que não haviam aparelhos de choque especificamente projetados para esta finalidade como ocorreu mais tarde. Porém, o ponto que mais identificou este modelo de vagão era sua cupola superior, que foi criada para que o conductor, ou chefe de trem, pudesse observar o trem de um ponto acima das coberturas dos vagões. Em casos de emergência decisões podiam ser tomadas a partir deste ponto, além da comunicação com o maquinista e os guarda-freios que circulavam nas coberturas para apertar os freios manuais. Com a normal evolução, a cupola também passou a ser dotada de válvulas de emergência para aplicação de freio, luzes de sinalização e até armamento concedido ao condutor para proteger seu trem de assaltantes.

Os cabooses ficaram tão populares nos EUA que não se concebia um trem de carga sem que eles estivessem na cauda. As ferrovias aplicavam neles cada vez maior tecnologia de comunicação e prevenção de acidentes, sendo a comunicação via radio com o maquinista apresentada em congressos anuais como uma verdadeira revolução na segurança do então prioritário sistema ferroviário. Importante lembrar que os trens de passageiro não tinham caboose em função da facilidade do chefe do trem ter sua cabine em um dos carros, normalmente nos bagageiros ou em um assento próximo ao vestibule nos carros de segunda classe. Ô tempo bom!!!!!!!!!

Todos também sabemos que os trens americanos cresceram muito rapidamente em peso e comprimento em função do uso do carvão mineral para gerar energia nas usinas termo-elétricas. Com a necessidade da aplicação de uma locomotiva de auxilio (helper) em alguns locais da via em função de rampas mais fortes, os cabooses tiveram que sofrer algumas modificações estruturais tais como uma construção totalmente metálica para suportarem a força de empuxo desta última máquina serra acima. Os cabooses de madeira não suportavam esta técnica da operação e foram logo renegados aos trens de carga geral até sua substituição por vagões mais modernos.

                                 Figura 2 – Caboose com estrutura totalmente metálica para serviço em trens de carvão

Vemos ana Figura 2, um deste vagões mais resistentes em uma de suas últimas pinturas pela Conrail, ferrovia formada pelo antigo sistema da Pennsylvania RR, uma das maiores e mais importantes ferrovias do mundo.

Outro ponto de evolução se concentrou na cupola já que os novos projetos de vagões com maior altura e largura úteis, direcionaram a necessidade de observação para cima e para os lados. As cupolas então ficaram mais amplas e abrangentes, sobressaindo lateralmente para dar aos seus operadores melhores condições de trabalho. O vagão da figura a seguir nos mostra bem esta característica.

                                                Figura 3 – Caboose com cupola abrangente e com maior visibilidade

Os cabooses também eram usados para outras aplicações como transferência de vagões entre terminais, controles de manobras e até escritórios móveis para empresas que prestavam apoio ao serviço ferroviário. Importante citar aqui que os cabooses como eram direcionados a pessoas, suas condições de conforto deveriam ser o mais adequadas pois como dissemos estes funcionários ficavam a maior parte do tempo embarcados em viagens longas e cansativas. Assim, os sitemas de truque e de choque e tração tiveram projetos específicos e direcionados ao melhor amortecimento dos impactos e vibrações. Os truques destes vagões passaram a ter uma suspensão composta de molas helicoidais somadas a feixes de mola, muito próximos daquelas usadas nos carros de passageiro. Os truques de vagões eram muito desconfortáveis para trabalhos em  distancias maiores. Também os aparelhos de choque foram aprimorados e chegaram a existir modelos próprios aos cabooses. Muitos colegas americanos de mais idade me disseram que os aparelhos de longo curso surgiram em função dos cabooses e tiveram sua aplicação extendida a outros vagões que necessitavam de melhor absorção  como os fechados usados para cargas mais sensíveis e plataformas para bobinas, onde a carga não pode se movimentar.

                                      Figura 4 – Truque usado em vagões caboose com feixes de molas e molas helicoidais

No Brasil, algumas ferrovias usaram os cabooses porém de forma não tão sistemática como nos EUA. As mais antigas como a Leopoldina, a Sorocabana, a Mogiana e até a São Paulo-Minas os utilizaram em alguns trens. Das maiores, a Paulista tinha uma espécie de caboose com compartimentos para cargas especiais e truques com rodas raiadas que até hoje são famosos e procurados para fotos para modelos e preservação. Já no periodo da estatização, RFFSA, Fepasa e Vale do Rio Doce também usaram cabooses em suas operações mas todos eles acabaram sendo sucateados por múltiplos motivos, sendo infelizmente o motivo mais comum o roubo de seus equipamentos como torneiras, vasos sanitários e até fiação elétrica. Nossa pouca cultura aliada ao extremo da necessidade de algumas pessoas ajudou a erradicar os cabooses de nossas paisagens ferroviárias.

         

                                     Figura 5 – Exemplos de cabooses brasileiros (Leopoldina, Mogiana e Paulista)

Mas fica a pergunta: Qual o principal motivo de seu desaparecimento do ambiente onde eles foram criados? A resposta vem com o progresso das comunicações e da necessidade de competição da ferrovia com outros tipos de modais. Com os modernos rádios já não havia motivo para sinais e sons de aviso, já que o contato era imediato e de boa qualidade. Também não se justificava manter viajando pessoas que tinham que comer, dormer e receber salários diferenciados por trabalhos que se extendidam por dias seguidos. A manutenção dos cabooses também tinha custo elevado para que eles seguissem mantendo boa qualidade de trabalho, sem falamos no computador que se propagava rapidamente, realizando trabalhos que eram totalmente feitos por pessoas que poderiam ser deslocadas para outras funções. Até o simples controle de pressão de cauda, informado pelo condutor ao maquinista foi substituído por equipamentos que são vistos até hoje e que são presos aos engates do último ou penúltimo vagão do trem e que enviam imediatamente o valor de pressão no encanamento geral do ultimo vagão. Enfim, coisas que vêm para auxiliar na comunicação e na realização de trabalhos do dia a dia, acabam por substituir equipamentos e pessoas.

Os cabooses como outros tipos de vagões hoje são lembrados pelos ferroviários com saudade pois estes sabiam que para neles trabalhar era preciso gostar do que se fazia e ter sobretudo coragem e amor pelos trens, coisas que vão ficando cada vez mais raras. O que prevalence hoje são apenas números frios e contas a fechar, as quais muitas vezes servem somente para maquiar interesses pessoais em detrimento do conjunto.

01
julho

TRUQUES FERROVIÁRIOS – PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO – 2

TRUQUES FERROVIÁRIOS – PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO – 2

Como mencionamos em nosso último artigo sobre truques, hoje vamos comentar sobre o controle do efeito dinâmico que permite os trens atuais de alta carga por eixo, circularem com segurança: O amortecimento das vibrações.

O amortecimento das vibrações inerentes ao movimento vertical das suspensões dos truques, é controlado pelas Cunhas de Fricção. As cunhas de fricção são componentes fundidos e que trabalham montadas em bolsas nas extremidades das trevassas centrais dos truques com o objetivo de reduzir o movimento oscilatório por meio do atrito gerado pelo contato desta mesmas cunhas com as colunas, que são superficies existentes nas laterais fundidas dos truques, conforme esquematizado na Figura 1.

                      

Figura 1 – Montagem das cunhas nas travessas

As cunhas de fricção começaram a fazer parte integrante dos truques ferroviários à partir do final dos anos 30. Ali, naquele momento, havia a necessidade prática de aumentar a velocidade operacional ds trens, tanto de passageiros quanto de carga. A crescente concorrência dos aviões e caminhões forçou uma ação mais forte das ferrovias que resolveram trabalhar em conjunto (coisa desconhecida no Brasil) para organizar um plano de testes que pudesse direcionar para sistemas que realmente funcionassem adequadamente, transformando a energia cinética em energia térmica e com isso absorver os movimentos verticais que ameaçavam provocar ressonância entre vagão e via permanente e com isso o descarrilamento.

A ressonância é um efeito danoso e ocorre quando a frequência natural provocada pela via em função de sua manutenção se iguala à frequência da suspensão. Quando tal efeito ocorre, a oscilação fica fora de controle e um dos frisos de roda acaba escalando o boleto do trilho vindo a cair.

No teste americano de 1939, cujo trem teste é mostrado na Figura 2 abaixo, foram montados carros instrumentados com dinamômetros que registravam os efeitos das respostas de via às várias velocidades implemetadas. Foram vários meses de teste e circulação por trechos que representassem os piores efeitos de oscilação, anotando e analisando como cada solução de sistema de amortecimento se comportava.

Figura 2 – Trem Teste entre as cidades de Altoona-PA e Lock Haven-PA

Terminados os levantamentos , todo o material foi trabalhado e analisado para identificar quais sistemas estavam aptos a operar nas velocidades consideradas, tendo sido impresso um relatório com todos os valores coletados. Sob o ponto de vista de Engenharia Ferroviária, este teste foi um marco pois indicou que havia uma necessidade sempre crescente de controlar dinamicamente os trens pois os desafios continuavam.

Foram então escolhidos dois tipos básicos de sistema de amortecimento:

1- Sistema tipo RIDE CONTROL: A força exercida pelas cunhas de fricção contra as colunas das laterais tinham valor constante, ou seja, tinha o mesmo valor estando o vagão vazio ou carregado.

2- Sistema tipo BARBER: A força exercida exercida pelas cunhas era variável com a carga do vagão. Quanto mais carregado ele estivesse, maior força de controle da oscilação era feita.

               

No esquema vemos que no primeiro caso a cunha que faz pressão sobre a cunha de fricção, está inclausurada na extremidade da travessa enquanto que no segundo caso ela esta apoiada no fundo do prato de molas da lateral, tendo uma reação proporcional ao peso que estiver sendo aplicado sobre ela. Sempre que se apresenta esta diferenciação entre os sistemas de absorção de vibrações, é feita a mesma pergunta: Qual o melhor sistema?

Não há uma resposta rápida pois diríamos que não há melhor ou pior mas sim qual o mais adequado à situação que se apresente. O sistema de amortecimento é mais um dos componentes dos truques ferroviários. Tudo faz parte de um grande sistema que precisa ser avaliado para saber qual solução é a mais indicada para cada ferrovia em função do seu perfil longitudinal, tamanho e peso de seus trens, velocidades operacionais em cada trecho e por aí vai…

Hoje, os modernos truques de alta carga por eixo, em função da diferença de peso sobre a suspensão quando os vagões estão vazios ou carregados, tem levado os projetistas a optarem mais pelo sistema de absorção variável associado a projetos de suspensão de duplo estágio para que os veículos tenham a absorção necessária a cada fase de trabalho. Principalmente nos EUA, onde os trens são de cargas mescladas ou quando tivermos trens compostos por vagões vazios e carregado, os modernos sistemas podem dar o equilíbrio necessário para que não ocorram suspresas ou reações não previstas pela area de operação. Eu diria que na moderna condução com sistemas tipo Locotrol, onde existem locomotivas intermediárias e de auxílio de cauda, os truques com sistemas variados permitem um melhor balanceamento no contato veículo x via.

Em outra parte de nosso contato por este site, iremos demonstrar que as cunhas de fricção no projeto dos truques passa a ter um papel tão importante quanto o de absorver as vibrações verticaus e provocar o equilibrio dos trens. Elas hoje auxiliam a reduzir o consumo de rodas, já que compôem novos sistemas usados nos chamados truques radiais. Conhecido o papel básico das cunhas, poderemos agora expandi-lo a uma função complementar e muito mais significativa na sobrevivência das ferrovias: a redução dos custos de manutenção. Até lá !!!!!