Ferrovias - Janaina Lima de Araújo - Aula 01 e 02 - Introdução

Ferrovias 11/11/2014

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ENGENHARIA CIVIL

Ferrovias

INTRODUÇÃO

Importância da ferrovia no desenvolvimento de um País

O Sistema Ferroviário Brasileiro O Sistema Ferroviário Tocantinense

Classificação das vias férreas

Ferrovias

AULA 01

BREVE HISTÓRICO - MUNDO

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Ferrovias

O transporte ferroviário nasceu no século XIX 1º Locomotiva - 1814 - Inglaterra

• Construída pelo inglês George Stephenson • Movida a vapor d’água • A locomotiva era capaz de puxar 30ton. de carga a uma velocidade de

6 km/h • Inovação tecnológica: rodas unidas por correntes, para que todos os

eixos participassem da tração

1º Viagem - 27/09/1825 (Inglaterra) • Linha férrea ligando Stockton a Darlington • Velocidade próxima dos 25 km/h


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O transporte ferroviário nasceu no século XIX Expansão das ferrovias

• Estados Unidos: expansão atingiu níveis espetaculares 1840: 4.500 km de trilhos 1850: 30.000 km de trilhos 1914: mais de 415.000 km de trilhos

• Rússia: construção de vias férreas iniciou-se em 1836

Importância para a união de territórios Característica: linhas com grande extensão (cerca de 10.000 km)

• Índia (1910): 51.000 km


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O transporte ferroviário nasceu no século XIX Meados do século XIX: rodas motrizes passaram a ficar atrás da caldeira.

• Uso de rodas de grande diâmetro • Sensível aumento da velocidade • Locomotiva a vapor se tornou o meio dominante de tração nas ferrovias, o que

perdurou por mais de um século

Expansão das ferrovias • Reino Unido (1840): 2000 km de estrada de ferro • França (1840): 550 km • Entre 1835 e 1839: ferrovia chegou à Alemanha, à Bélgica e à Itália



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1º Estrada de ferro Construída pelo barão de Mauá (Irineu Evangelista de Souza)

• Inaugurada em 30 de abril de 1854 • Percurso: Porto de Mauá (Baía de Guanabara) a Petrópolis:

velocidade: 38 km/h

Em 1858 inaugurou-se o primeiro trecho da então Estrada de Ferro D.Pedro II (depois Central do Brasil e hoje incorporada à Rede Ferroviária Federal)

BREVE HISTÓRICO - BRASIL

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Ferrovias

1º Estrada de ferro Construída pelo barão de Mauá (Irineu Evangelista de Souza)

• Inaugurada em 30 de abril de 1854 • Percurso: Porto de Mauá (Baía de Guanabara) a Petrópolis:

velocidade: 38 km/h

Em 1858 inaugurou-se o primeiro trecho da então Estrada de Ferro D.Pedro II (depois Central do Brasil e hoje incorporada à Rede Ferroviária Federal)



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Ferrovias

1930: já existiam 30.000 km de linhas

• Apesar da adesão imediata às ferrovias, o Brasil deu preferência mais tarde ao transporte rodoviário.

• Na década de 1950 foi implantada a indústria automobilística e multiplicaram-se as estradas de rodagem pelo país.

• Várias tentativas foram feitas para reanimar o trem, terminando com a privatização das estradas de ferro, na década de 1990.

• O máximo que se conseguiu foi manter em funcionamento as redes de carga.

• Restaram apenas duas linhas regulares de passageiro, mantidas pela Vale do Rio Doce: a Estrada de Ferro Vitória-Minas (ligando Vitória e Belo Horizonte ) e a estrada de Ferro Carajás (ligando o sul do Pará ao Porto de São Luís) e umas dez linhas turísticas.



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Quais são os elementos de maior importância para o desenvolvimento de países e regiões?

Devemos necessariamente considerar a importância de se ter um sistema de transporte eficiente.

O modal ferroviário, em função de suas características que lhe proporcionam grande eficiência, consagrou-se como um veículo de transformação econômica, assumindo um importante papel estratégico na composição da matriz de transporte.


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As primeiras linhas férreas europeias foram fundamentais para a comercialização de manufaturas nos mercados consumidores do continente e também para a circulação de matérias-primas oriundas de países exportadores de commodities. Posteriormente, nações de desenvolvimento industrial mais tardio como, o Canadá e os Estados Unidos, assim como economias exportadoras como Argentina, África do Sul e o Brasil, fizeram (“tentam fazer”) uso de corredores ferroviários como estratégia para alavancagem econômica.


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A América Latina como um todo e o Brasil em especial dependem de transformações em suas cadeias produtivas e logísticas. Uma rede de transporte ineficiente reduz o potencial de crescimento econômico, particularmente devido à dependência de exportação de matérias-primas, produtos especialmente sensíveis ao valor de frete.

O transporte ferroviário de cargas e passageiros ganha destaque como um mecanismo indutor de crescimento e

desenvolvimento econômico.


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A percepção das ferrovias como indutoras do crescimento pela redução do custo de transporte esteve presente em diversos trabalhos realizados no exterior, sendo dois de maior destaque. • Fogel (1964) estima que, na ausência da infraestrutura

ferroviária, o PIB dos Estados Unidos teria um valor de 10% a 20% inferior ao apresentado no final da década de 60.

• Morisugi e Hayashiyama (1997), verificou-se também uma forte contribuição da provisão da infraestrutura ferroviária para o crescimento do PIB do Japão no período de 1875 até 1940.

O Sistema Ferroviário Brasileiro

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Ferrovias


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Transporte ferroviário é o realizado sobre linhas férreas para transportar pessoas e mercadorias. As mercadorias transportadas neste modal são de baixo valor agregado e em grandes quantidades como: minério, produtos agrícolas, fertilizantes, carvão, derivados de petróleo, etc. Uma característica importante da linha férrea é a bitola que tem como definição a distância entre os trilhos de uma ferrovia. No Brasil, existem 3 tipos de bitola: larga (1,60m), métrica (1,00m) e a mista. Destaca-se que grande parte da malha ferroviária do Brasil está concentrada nas regiões sul e sudeste com predominância para o transporte de cargas.


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Características do transporte ferroviário de carga no Brasil: • Grande capacidade de carga; • Adequado para grandes distâncias; • Elevada eficiência energética; • Alto custo de implantação; • Baixo custo de transporte; • Baixo custo de manutenção; • Possui maior segurança em relação ao modal rodoviário, visto que

ocorrem poucos acidentes, furtos e roubos. • Transporte lento devido às suas operações de carga e descarga; • Baixa flexibilidade com pequena extensão da malha; • Baixa integração entre os estados; e • Pouco poluente.


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As ferrovias integrantes do Subsistema Ferroviário Federal são designadas pelo símbolo “EF” ou “AF”, indicativo de estrada de ferro ou de acesso ferroviário, respectivamente. O símbolo “EF” é acompanhado por um número de 3 (três) algarismos, com os seguintes significados: I - o primeiro algarismo indica a categoria da ferrovia, sendo: a) 1 (um) para as longitudinais; b) 2 (dois) para as transversais; c) 3 (três) para as diagonais; e d) 4 (quatro) para as ligações; II - os outros 2 (dois) algarismos indicam a posição da ferrovia relativamente à Brasília e aos pontos cardeais, segundo sistemática definida pelo órgão competente.


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O símbolo “AF” é seguido pelo número da ferrovia ao qual está ligado o acesso e complementado por uma letra maiúscula, sequencial, indicativa dos diferentes acessos ligados à mesma ferrovia. As ferrovias integrantes do Subsistema Ferroviário Federal são classificadas, de acordo com a sua orientação geográfica, nas seguintes categorias: I - Ferrovias Longitudinais: as que se orientam na direção Norte-Sul; II - Ferrovias Transversais: as que se orientam na direção Leste-Oeste; III - Ferrovias Diagonais: as que se orientam nas direções Nordeste - Sudoeste e Noroeste-Sudeste; IV - Ferrovias de Ligação: as que, orientadas em qualquer direção e não enquadradas nas categorias discriminadas nos itens I a III, ligam entre si ferrovias ou pontos importantes do País, ou se constituem em ramais coletores regionais; e V - Acessos Ferroviários: segmentos de pequena extensão responsáveis pela conexão de pontos de origem ou destino de cargas e passageiros a ferrovias.


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O Sistema Ferroviário Tocantinense

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Ferrovias


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Classificação das Vias Férreas

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As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: i. Vias de transporte público de veículos leves sobre trilhos

Movido por energia elétrica (sistema aéreo de fios) velocidade de operação entre 65 a 90km/h

Embora os materiais utilizados para construir essas vias sejam os mesmo para outros sistemas ferroviários. As características geométricas possuem diferenças sutis. Ex.: Curvas Horizontais muito acentuadas que chegam a um raio de 25 metros.


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Ferrovias

As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: ii. Vias de transporte público ferroviário urbano

Movido por motores elétricos sob tensões moderadas velocidade de operação 130km/h

Localizados em grandes corredores que

transportam grande número de passageiros.

CPTM - Companhia Paulista de Trens Metropolitanos

http://www.cptm.sp.gov.br/





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Ferrovias

As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: iii. Vias de carga e intermunicipais de passageiros

Ligam cidades, implicando o tráfego ferroviário de longas distâncias.

• As operações geram a maior

parte da receita do setor ferroviário, chegando a velocidade superiores a 160 km/h


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As vias férreas são agrupadas nas seguintes Categorias Principais: iv. Vias de alta velocidade

Trens-balas (velocidade de 145km/h a 480 km/h)

• Quando somente trens de

passageiros operam na linha (rampas mais altas podem ser permitidas por causa da baixa carga de eixo)


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As vias férreas são também agrupadas nas seguintes Categorias Secundárias: i. Vias principais Formam a rede principal de ferrovias e ligam as principais origens e destinos do sistema. ii. Vias secundárias Ou ramais, incluem vias que ligam a linha principais a uma estação que está fora desta e as que ligam a linha principal com os pátios ferroviários. iii. Vias de pátio e sem receita São aquelas que entram nos pátios ferroviários onde veículos são classificados e onde a manutenção e reparos dos vagões e dos motores das locomotivas são realizados.

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SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA

Ferrovias

AULA 02


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Função e constituição da linha férrea

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Um dos conceitos mais completos de estrada de ferro diz que: Ferrovia é um sistema de transporte terrestre, autoguiado, em que o veículo (motores e rebocados) se deslocam com rodas metálicas sobre duas vigas contínuas longitudinais, também metálicas, denominados de trilhos. Os apoios transversais dos trilhos são os dormentes, são regularmente espaçados e repousam geralmente sobre um colchão amortecedor de material granular denominado de lastro, que por sua vez absorve e transmite ao solo as pressões correspondentes às cargas suportadas pelo trilho.


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A ferrovia é composta por dois subsistemas básicos: • O de material rodante ( veículos tratores e rebocados) • O de via permanente (infraestrutura e a superestrutura ferroviária)


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A infraestrutura ferroviária É o conjunto de obras que formam a plataforma da estrada e suporta a superestrutura. Composta por: • Terraplenagem (cortes e aterros) • Sistemas de drenagem • Obras de arte corrente e especiais • Túneis


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A superestrutura ferroviária É o segmento da via permanente que recebe os impactos diretos da carga. Principais componentes são: • Trilhos • Acessórios de fixação • Aparelhos de mudança de vias • Dormentes • Lastro e Sublastro Os quais estão sujeitos às ações de degradação provocadas pela circulação dos veículos e de por ataques do meio ambiente.


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Ferrovias

A superestrutura ferroviária Classificação da superestrutura: • Rígida – quando os dormentes são assentados sobre lajes de

concreto ou quando os trilhos são fixados diretamente sobre uma viga.

• Elástica– quando se utiliza lastro para distribuir convenientemente

sobre a plataforma os esforços resultantes das cargas do material rodante, garantindo a elasticidade e fazendo com que a carga transmitida pelos os trilhos seja suportada pelos dormentes e pelo lastro.

CARACTERÍSTICAS DA FERROVIA

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• Contato metal-metal A interação veículo-via se dá pelo contato direto das rodas metálicas do trem com os trilhos, que também são metálicos. Isto provoca um desgaste considerável dessas partes devido a grande magnitude da carga que solicita as rodas. Apesar da pequena resistência ao desgaste, esta alta solicitação faz com que este tipo de interação veículo-via seja o mais adequado.


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• Eixos guiados Diferentemente dos outros meios de transporte, o sistema ferroviário não possui mobilidade quanto à direção do veículo.

Seu trajeto é guiado pelos trilhos.


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• Bitola A distância entre os trilhos é uma característica da via e é denominada bitola. Uma via, entretanto, pode ter mais de um tipo de bitola, permitindo que seja utilizada por mais de um tipo de trem.

Via permanente adaptada para duas bitolas


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• Bitola Padronizou-se no mundo bitolas de 1.0 m, 1.435 m e 1.6 m.

• Bitola > 1,0 m - Sem expressão econômica • Bitola = 1,0m - Bitola métrica • Bitola = 1,435 - Bitola normal • Bitola = 1,60 m - Bitola larga

A tolerância no tamanho da bitola varia em função do país, da organização ferroviária e da velocidade da via.

CARACTERÍSTICAS DO MATERIAL RODANTE

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• Roda solidária ao eixo Devido à robustez do trem, as rodas são solidárias ao eixo, não permitindo movimento relativo. Como consequência, aparece escorregamento entre as rodas e os trilhos quando o trem descreve uma trajetória curvilínea.


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• Roda solidária ao eixo Além disso, os eixos são montados paralelamente numa estrutura denominada truque.

A dificuldade de inscrição do truque (com seus eixos paralelos e solidários às rodas) nos trilhos de uma curva limita os raios mínimos em valores bastante superiores aos das rodovias.

Sistemas que não exigissem paralelismo entre os eixos a fim de facilitar a inscrição nos trilhos seriam muito complexos e frágeis devido, mais uma vez, à robustez do trem.


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• Existência de frisos nas rodas

Os frisos nas rodas mantêm o trem sobre os trilhos, evitando um deslocamento lateral que provoque descarrilamento.


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• Conicidades das rodas As rodas possuem ainda uma configuração cônica que tem duas funções:

Centraliza o veículo nos trilhos uma vez que, quando o mesmo se desloca mais para o lado de um trilho, a geometria cônica o faz escorregar pela gravidade de volta para o centro.

Diminui (um pouco) o efeito do escorregamento das rodas nas curvas, pois o trem se apoiar numa curva no trilho externo e a configuração das rodas faz com que a externa tenha uma circunferência de contato com o trilho maior que a interna.


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• Eixos

As cargas são dispostas nas pontas dos eixos, diferentemente dos caminhões. As rodas nunca estão fora do gabarito da “caixa”. Outro aspecto relativo aos eixos é o fato do paralelismo dos mesmos no truque.


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ENGENHARIA CIVIL

Ferrovias

SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA (cont...)

Geometria da via

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