1- A HISTÓRIA

Vamos dar prosseguimento ao trabalho descritivo dos tipos de vagões que não rodam no Brasil, falando agora dos CENTERBEAMS, que na realidade pertencem à família dos vagões plataforma com anteparos de cabeceira. A grande diferença básica que os distinguem dos irmãos tradicionais é a grande treliça localizada sobre a viga central ao longo de todo o comprimento útil do estrado, como se observa na imagem de referência.

Este tipo de vagão nasceu nos EUA no ano de 1969 fabricado pela antiga empresa Thrall Car Manufacturing, quando havia uma crescente demanda por madeira de construção, o que chamamos de madeira aparelhada ou cortada e acabada. Como todos nós sabemos, as casas no país amigo são basicamente construídas de madeira de reflorestamento sobre uma fundação de concreto e por volta da metade dos anos 1980, havia muita procura por este material pelas condições muito favoráveis de financiamento de moradias, sendo a ferrovia a solução adotada para movimentar o grande volume demandado.

Até que os Centerbeams ocupassem seu espaço de transporte, este tipo de material era movimentado em outros vagões plataforma ou mesmo em vagões fechados, mas o tipo de pacote montado com placas planas e lisas de várias espessuras, bem como as colunas de vários tipos e comprimentos, eram difíceis de carregar e descarregar dispendendo muito tempo nos terminais. Era preciso criar uma solução verdadeiramente útil e prática para dar agilidade ao processo.

Os vagões Centerbeams, possuem grandes vantagens em relação aos plataformas para o transporte deste tipo de material de construção, dentre as quais destaco:

A- Eles aumentaram a capacidade de transporte existente em cerca de 9.000 kg por vagão, sendo portanto requisitados e dedicados a esta movimentação.

B- As dimensões úteis foram definidas em função do tamanho dos pacotes e amarrados de peças, otimizando a produtividade uma vez que o novo projeto dava aos operadores de empilhadeira uma completa visão de apoio e ajuste das peças de cada lado da treliça central.

C- O carregamento tinha obrigatoriamente que ser feito de maneira simultânea pelas duas laterais do vagão e com duas empilhadeiras. Isto mantinha um perfeito equilíbrio e acelerava a operação.

D- O carregamento de apenas um vagão Centerbeam comporta uma quantidade de placas planas de madeira embalada correspondente ao material necessário para 6 casas.

Na Figura 1, vemos estes vagões carregados com as peças de madeira embaladas e colunas de reforço para as paredes.

Fig 1 – Vagões Centerbeam carregados com peças de madeira de construção

2 – O PROJETO

Iniciemos portanto, as informações técnicas relacionadas com a estrutura destes vagões. Como afirmamos, eles pertencem à família dos plataformas com anteparos de cabeceira, sendo diferenciados destes pela grande treliça central. Fica a pergunta do porque existirem estas estruturas posicionadas sobre a linha de onde se encontra a viga central? O que ocorreria se esta treliça não existisse?

Vamos lembrar que os Centerbeams foram desenhados para otimizar o transporte de madeira de construção e não qualquer tipo de carga geral, ou seja, um estrado de plataforma com características ditas normais, teria uma viga central com inércia variável para poder absorver os esforços verticais e longitudinais, porém com muito mais peso (tara) para puxar para baixo o centro de gravidade do vagão e com isso controlar a relação de forças L / V sobre as rodas.

Na Figura 2, vemos o comparativo entre esquemas das duas opções de projeto mencionadas para um mesmo valor de peso bruto máximo sobre trilhos.

Fig. 2 – Esquemas de projetos de plataformas com vigas centrais de inércia constante e variável (fonte GBX)

Continuando com nosso raciocínio e de acordo com os projetos de vagões correntes e que operam sob as condições de forças e cargas normatizadas, vemos que os plataformas para cargas gerais são muito mais pesados pois precisam estar preparados para o que vier, enquanto que os Centerbeams são específicos e possuem uma linha muito mais leve. Poderíamos dizer que um vagão Centerbeam tem uma tara média 38% menor que um plataforma convencional também provido de anteparos de cabeceira, o que gera uma grande diferença se formos contabilizar em termos de consumo de combustível ou mesmo de emissões de CO2 nas locomotivas.

Discutindo especificamente sobre os anteparos das cabeceiras, assim como os estrados, eles também possuem estruturas bem distintas entre os projetos básicos. Enquanto que os plataformas para serviços gerais podem transportar chapas de aço, perfis laminados, tubos metálicos, etc., os quais podem se movimentar no sentido de movimentação do trem e forçar a carga contra a superfície do anteparo, os Centerbeams têm sua carga acomodada perfeitamente e encostada nas cabeceiras. Sem folgas, não haverá condição de ocorrerem impactos ou cargas adicionais que venham a forçar os anteparos de forma crítica.

Analisando a Figura 3, podemos ver a nítida diferença entre os projetos dos anteparos de cabeceira.

Fig. 3 – Anteparos de cabeceira de um Centerbeam e de um plataforma de carga geral (RailcarPhotos.com)

Como já foi dito, a principal característica dos vagões Centerbeam é sua grande treliça usada para garantir o equilíbrio estrutural sem uma viga central de altura variável. A treliça segura a linearidade do estrado mesmo sob carga máxima e divide igualmente a carga de madeira sobre o estrado. Cada fabricante norte-americano pôs sua equipe de engenharia para estudar, calcular e definir o projeto de sua treliça sempre baseado em um conjunto monobloco onde todos os componentes trabalhassem para resistir aos esforços verticais da carga e longitudinais do trem. Como as ferrovias e proprietários particulares são bem exigentes na comprovação do cálculo de resistência geral destes vagões já que sua baixa tara aliada ao comprimento de 22m úteis são os pontos mais requisitados para a aprovação do projeto, os fabricantes quiseram cada um defender uma solução específica. O próprio manual de padrões e procedimentos da AAR, definiu uma seção para orientar os projetistas destes vagões.

Vamos então ver e comentar os projetos mais comuns das vigas em treliça para os Centerbeams, separados de vários fabricantes que definiram suas estruturas em função de alguns detalhes que ajudam a diminuir o peso do estrado.

Fig. 4 – Viga treliça tipo PRATT com cruzamento central de diagonais (RailcarPhotos.com)

Fig. 5 – Viga de alma cheia com aberturas para visualização e auxílio ao carregamento

Fig. 6 – Viga semi-treliçada com extremidades em alma cheia (RailcarPhotos.com)

Fig. 7 – Viga treliçada tipo WARREN com elementos duplos, mais baixa porém mais resistente

3 – O FUNCIONAMENTO

Os vagões Centerbeam trabalham diretamente entre as fábricas dos painéis e complementos em madeira e os terminais dos centros de comercialização onde o material é distribuído para os construtores. Nestes locais a segurança é a palavra mais importante pois tanto para carregar quanto descarregar a carga precisa ser feita de forma simultânea pelos dois lados do vagão. Como a treliça divide o estrado, colocar ou retirar o material somente por um dos lados poderia ocasionar o tombamento da carga sobre o operador. Logo os pacotes ou peças complementares precisam ser dispostas ao mesmo tempo por meio de empilhadeiras onde uma trabalha sempre equilibrando o trabalho da outra, equilibrando as forças. Vejam abaixo o esquema que normalmente é pintado nas cabeceiras internas dos vagões para chamar a atenção dos operadores.

Esta operação precisar ser muito bem treinada, com os operadores passando continuamente por controles que garantam sua própria segurança e evitando danos ao vagão e sua carga, que afinal é coberta por seguro. No caso de queda ou mesmo quebra, contaminação ou danos provocados no transporte, os custos podem ser bem altos para compensar as partes envolvidas. Na Figura 8, vemos uma dos operadores posicionando a carga de placas de madeira acondicionada sobre o conjunto já formado de forma equilibrada.

Fig. 8 – Operador de empilhadeira em seu trabalho cuidadoso de arrumação da carga (Hampton Lumber Co.).

Recentemente me perguntaram se uma carga aplicada sobre um estrado dividido ao meio e com possibilidade de trombamento lateral não precisaria de algum tipo de amarração. A resposta é certamente positiva, ou seja, os pacotes após serem posicionados sem folgas que venham a causar impactos e deslocamentos, são amarrados com cabos de aço ajustáveis com catracas posicionadas nas vigas laterais do estrado. Logo que as duas empilhadeiras concluem o trabalho, uma série de funcionários passa os cabos de baixo para cima, prendendo-os no tôpo da treliça, ajustando-os na base para que fiquem bem esticados e firmes. Desta forma, não haverá qualquer perigo de soltura ou queda em viagem, o que seria catastrófico pois certamente este efeito também poderia tombar o vagão. Na Figura 9, a seguir vemos o esquema de amarração seguida para a fixação da carga nos vagões Centerbeam.

Fig. 9 – Cabos de aço pressionando a carga em pontos pré-definidos pela segurança operacional

A imagem anterior pode ser melhor entendida no esquema de aplicação dos cabos, inclusive com indicação dos cantos em material de alta resistência para evitar que os cabos danifiquem a carga amarrada. Cada terminal de carga e descarga possui constante treinamento para as equipes envolvidas nas operações com estes vagões. Além do aumento de segurança pessoal, fica garantida também a segurança operacional nos trens.

Como já citamos anteriormente, os cabos são presos em catracas presas nas vigas laterais e ligados no alto da treliça central, sendo devidamente apertados. Pode mesmo parecer que esta é uma operação muito demorada, porém os funcionários vêm desenvolvendo continuamente formas de prender e soltar os cabos e que geram uma boa produtividade, tanto que estes vagões podem ser vistos em qualquer trem de carga geral das ferrovias norte-americanas.

4- O FUTURO

Os desafios de carregar mais carga com menos peso tara, persiste nos fabricantes com alguns deles já oferecendo ao mercado, variantes sobre o conceito básico. Assim, mantem-se a linha de aproveitar ao máximo a capacidade da via permanente, gerando mais volume de transporte. A variante mais atual deste projeto é mostrada na Figura 10, onde alguns pacotes são são acondicionados abaixo da linha do estrado, exigindo uma otimização estrutural consistente.

Achamos ser difícil ver algum vagão Centerbeam rodando por aqui, pois nosso perfil de construção civil não utiliza os materiais comuns nos EUA. De qualquer forma, eles são o exemplo vivo de que quando se está determinado a resolver um problema, por mais difícil que ele seja, a persistência e o estudo contínuos levam à vitória.

Ainda existem alguns tipos de vagões que não rodam no Brasil, os quais estaremos mostrando nos próximos posts. Abraços!