INTRODUÇÃO A OPERAÇÃO FERROVIÁRIA

Outubro2010

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PROGRAMA

Características de uma Ferrovia Recursos Ferroviários Dimensionamento de Recursos Introdução à Dinâmica Ferroviária Sistemas de Segurança Sistema de Gestão Ferroviária - SGF Indicadores de uma Ferrovia As Estradas de Ferro no Brasil A Ferrovia O Transporte Ferroviário

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A História das Estradas de Ferro

A estrada de ferro pode ser considerada como um dos maiores marcos do progresso da humanidade.

Apareceu no início do século XIX, contribuiu fortemente para acelerar a revolução industrial = meio de transporte econômico, eficiente e seguro, para cargas pesadas a grandes distâncias.

1825 = fundada a Stokton & Darlington Railway com 25 milhas de extensão. 15 de setembro de 1830 = inaugurada a Liverpool & Manchester Railway com

30 milhas de extensão – considerada a 1a ferrovia do mundo por trazer ao domínio público as potencialidades do transporte inter-cidades

Daí em diante, ficou consagrada definitivamente a estrada de ferro como meio de transporte terrestre, tendo progredido rapidamente em todo o mundo:

1832 a França inaugurou a sua primeira ferrovia, entre Saint-Etienne e Anfrezieux.

1835 = a Bélgica inaugurou a linha entre Bruxelas a Maillines. Depois da Inglaterra foi a potência européia que melhor compreendeu o alcance da estrada de ferro

25/12/1839 = circula nos EUA o primeiro trem de passageiro entre Charleston e Hamburg (Carolina do Sul). A locomotiva era inglesa.

novembro 1837: Cuba inaugura a primeira linha latino americana entre Havana e Bejucal.

1838: na Philadelphia, The Balwin Locomotive Works fundada em 1831, inicia a exportação de locomotivas a vapor, sendo a 1a mundo nesta área

31/05/1879: Werner von Siemens circulou em Berlim com a primeira locomotiva elétrica do mundo

1925: motor diesel empregado em uma locomotiva de manobras da Central of New Jersey Railroad

prazo de concessão: 90 anos; garantia de 5% de juros sobre o capital empregado na construção das

ferrovias, conhecida como Lei de Garantia de Juros; área de influência: faixa de 33 km (ambos os lados); direito de fazer desapropriações, explorar terras devolutas; isenção de impostos para qualquer material importado;

Posteriormente o Decreto sofreu uma revisão que aumentou ainda mais as vantagens, passando a taxa de juros para 12%. Tal fato gerou interesse em todo o Brasil e no mundo, principalmente na Inglaterra

O aumento da taxa de juros gerou interesse em todo o Brasil e no mundo, principalmente na Inglaterra, possibilitando a construção de várias ferrovias com técnicas inglesas, pois não tínhamos experiência em engenharia na modalidade em questão.

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Em 30 de abril de 1854, o empresário Irineu Evangelista de Souza, mais tarde Visconde de Mauá, inaugurou a primeira ferrovia brasileira, com 14,5 km de extensão e que ligava o Porto de Mauá, na Baía da Guanabara, à raiz da serra de Petrópolis, na província do Rio de Janeiro. Inicialmente denominada Imperial Companhia de Navegação a Vapor - Estrada de Ferro Petrópolis, a Estrada de Ferro Mauá.

Em 8 de fevereiro de 1858 foi inaugurada a segunda ferrovia no Brasil - The Recife and São Francisco Railway Company com 31 km de extensão, entre Cinco Pontas e Cabo, no Recife.

Em 29 de março de 1858 foi inaugurada a terceira ferrovia no Brasil - Companhia da Estrada de Ferro Dom Pedro II.

Em 1867 foi criada a São Paulo Railway Ltda, a primeira ferrovia paulista, destinada a ligar o Porto de Santos com o planalto. Em 1948, com o fim da concessão inglesa, foi encampada pelo Governo federal, passando a denominar-se Estrada de Ferro Santos a Jundiaí.

No fim de 1889, quando foi proclamada a República, existiam no Brasil 9.583 km de ferrovias.

Em 1904 foi inaugurado o primeiro trecho da Estrada de Ferro Vitória a Minas. Nos anos 80, a Companhia Vale do Rio Doce construiu a Estrada de Ferro

Carajás. Também nos anos 80, a RFFSA inicia a construção da Ferrovia do Aço, atual

principal corredor de transporte da MRS

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As extensões das principais ferrovias brasileiras:

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A Ferrovia

Tradicionalmente uma ferrovia consiste de uma via permanente constituída por dois trilhos de aço paralelos instalados permanentemente sobre um leito, nos quais veículos interligados, formando o trem, se deslocam apoiados e guiados por rodas de aço dotadas de friso. Dentro dessa definição existem muitas variações quanto aos tipos das estruturas das vias férreas, do conceito de trilhos, do material das rodas e mesmo dos trilhos, das formas de propulsão, etc.

A operação ferroviária consiste, basicamente, em imprimir-se aceleração aos trens, conduzi-los por rotas pré-fixadas a velocidades autorizadas, mantendo uma distância segura entre si,

acelerando-os e desacelerando-os, de acordo com as condições da via, da sinalização e do próprio trem, e levá-los à parada ao atingir seu destino final.

É imprescindível que os trens sejam operados com perfeita segurança. Para isto, entre outros fatores, eles devem trafegar guardando uma certa distância entre si. Essa distância deve ser, no

mínimo, um espaço suficiente que permita ao trem parar ou diminuir a sua marcha para evitar colisões. Os atuais sistemas de sinalização ferroviária dividem a linha em seções de via, chamadasde seções de bloqueio. A entrada em cada seção de bloqueio é controlada por um sinal.

Sistemas modernos de sinalização dão indicações do sinal ao maquinista diretamente na cabine da sua locomotiva através dos aspectos do sinal (cab-signal). Alguns desses sistemas, mais avançados ainda, aplicam os freios, ou até mesmo reduzem a velocidade do trem, caso o maquinista desobedeça à sinalização dentro de um período de tempo previsto. Com isso elimina-se a falha humana.

Outros pontos que evoluíram consideravelmente na via férrea foram:

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• Trilhos melhores, mais resistentes, mais pesados, de modo a suportar cargas cada vez maiores, em velocidades cada vez mais elevadas;

• Longas extensões de trilhos soldados de topo, que proporciona um deslocamento mais suave. Como resultado disso, temos uma redução dos impactos na condução, aumento da vida das rodas, dos rolamentos, da estrutura dos veículos, dos trilhos e, um ponto muito importante, a redução da resistência ao rolamento;

• Novos tipos de dormentes, de concreto e de aço, ecologicamente mais apropriados; continuação:

• Novos tipos de fixações de trilhos;

• Sensores automáticos que indicam a ocorrência de mancais ou rodas superaquecidos nos veículos do trem;

• Detetores automáticos de descarrilamentos;

• Detetores de calos nas rodas;

• Sensores de trilhos quebrados;

• Detetores de vibrações anormais nos vagões;

• Localizadores de vagões.

Por que uma ferrovia?

Menos atrito: contato roda trilho Mais economia: principalmente por menos atrito Grandes fluxo: quantos caminhões seriam necessários para transportar

100 mil ton de produtos entre, por exemplo, Divinópolis e Belo Horizonte? - Aproximadamente 5.000 caminhões

O papel das ferrovias na economia

O que são 5.000 caminhões numa estrada? A dimensão do custo social Ferrovias dão prejuízo no mundo todo? Conta inteligente x conta incompleta (Por que o primeiro mundo investe?) Impacto ambiental x eficiência energética x sensibilidade a rampas

A realidade das ferrovias brasileiras O traçado secular das linhas das ferrovias brasileiras (exceção VM e EFC)

impõe duras condições de competitividade, pois a vantagem energética é menor e os custos operacionais são maiores: maior desgaste de rodas e trilhos, trens menores, maior número de equipagens, maior número de acidentes, etc...

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Em circunstâncias tão agressivas a viabilidade do negócio depende essencialmente de judiciosa redução de custos, que requer empenho e muita técnica

O Transporte Ferroviário

No início, o homem transportava seus bens usando sua própria força muscular. Posteriormente, passou a transportá-los e transportar-se no dorso dos animais domesticados. Mais tarde passou a utilizar-se de carroças de tração animal. O invento das locomotivas a vapor possibilitou o transporte de cargas e pessoas por ferrovias.

O objetivo de um sistema de transportes é movimentar cargas e passageiros de um ponto para outro, dentro de um tempo razoável, a um custo competitivo e com absoluta segurança. Cada um dos quatro meios de transporte, a saber, rodoviário, ferroviário, hidroviário e aeroviário são denominados de modal. Os modais, rodoviário, ferroviário e hidroviário, formam o conjunto dos modais

A baixa resistência ao rolamento faz com que o transporte ferroviário seja, entre os meios de transporte terrestre, o que requer o menor esforço trator para rebocar a mesma quantidade de carga, donde a sua notória vantagem econômica, em relação ao transporte rodoviário, principalmente, quando se trata de deslocar grandes tonelagens de carga entre pontos distantes.

A distribuição de carga transportada por modal terrestre no Brasil em 1999, conforme Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários - ANTF, é mostrada na tabela a seguir.

As cargas podem ser divididas em: Granéis: minérios, grãos diversos, soja e farelo de soja;

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Carga geral: produtos manufaturados, produtos industrializados, eletrodomésticos, automóveis, vestuário, bebidas, entre outros.

A distribuição da carga transportada por modal terrestre, por tipo de carga, no Brasil em 1999, conforme a ANTF, é mostrada na tabela abaixo.

É fato comprovado que um sistema ferroviário bem administrado preenche perfeitamente os três requisitos básicos, com uma vantagem econômica comprovada superior a sete vezes sobre o seu principal concorrente: o sistema rodoviário. No entanto, as comparações entre o transporte rodoviário e o ferroviário nem sempre levam em conta suas diferentes características.

Existe uma faixa de distâncias na qual um destes modais predomina economicamente sobre o outro. Conforme a Avilar Consultoria, temos:Curta distância: < 500 km . RodoviárioMédia distância: 500 km a 1.000 km . Rodoviário ou FerroviárioLonga distância: > 1.000 km . Ferroviário

O valor do custo do transporte que ambos oferecem tem, evidentemente, de ser diferente. Enquanto, um é beneficiado pelas vantagens de utilizar-se de via franqueada ao público, e só tem de

computar o dispêndio com o meio, o outro sofre os ônus decorrentes de ambos os elementos. É óbvio que, do confronto entre os dois cálculos, as tarifas rodoviárias levem vantagem. Daí aconcluir-se, equivocadamente, que o transporte ferroviário seria antieconômico é um passo.

Contribuem para essa conclusão, a idade da frota e o estado geral de conservação das ferrovias. Segundo a ANTF, a idade média das frotas nacionais em 1995, era:

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O transporte ferroviário é, sem dúvida, um dos meios de transporte mais confiáveis e, em diversos dos países mais desenvolvidos e industrializados, um dos meios de transporte economicamente mais adequados, sobretudo, para a cobertura de distâncias médias e longas. E, além de tudo, é o meio de transporte terrestre mais recomendado para cargas pesadas.

De um modo geral, os meios de transporte de cargas e de pessoas têm experimentado uma evolução constante. O transporte ferroviário também sofreu importantes e sensíveis modernizações,com o emprego de modernas técnicas de acionamento, alimentação, comando, proteção e regulação, em benefício da qualidade e da segurança dos serviços oferecidos. Podemos dizer, que tanto sobre o aspecto operacional como sob o aspecto de equipamento, houve progresso das estradas de ferro nas três últimas décadas.

A via permanente é subdividida basicamente em Infra-estrutura - responsável por tudo aquilo que estiver abaixo da brita, ou seja, sub-lastro, cortes, aterros, dispositivos de drenagem, obras de arte especiais (pontes), e obras de arte correntes (drenagem), etc, e, pela Superestrutura, que é composta pelos elementos que estiverem acima do sub lastro como: lastro(brita), dormentes, trilhos, AMV´s (aparelho de mudança de via), e fixações. Segue figura esquemática de uma via permanente.

Eixo

Roda

Trilho

Infra-Estrutura

SuperestruturaInfra-EstruturaInfra-Estrutura

Talude de Corte

Saia de Aterro

Valeta de Drenagem

Lastro

Dormente

Ombro Ombro

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Características de uma Ferrovia

Bitola - é a distância entre as faces internas dos trilhos, medida a 12mm da superfície superior dos trilhos.

Atualmente, a situação no Brasil é aproximadamente a seguinte:

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Tangente - o termo “tangente” indica um trecho em linha reta.

Superelevação - é um recurso utilizado pelas ferrovias para contrabalançar o efeito das forças centrífugas. Ela consiste em elevar o trilho externo a fim de inclinar a via para o lado interno da curva. A superelevação máxima usada pelas ferrovias é cerca de 10% da bitola.

Sobrelargura - consiste em aumentar a bitola nas curvas para facilitar a inscrição dos veículos, diminuindo o arrastamento das rodas e os desgastes dos frisos e dos trilhos. O valor máximo da sobrelargura é da ordem de 20mm. Curvas de raio superior a 1º (1.146mm) normalmente não precisam de sobrelargura.

Fixação - é o conjunto de dispositivos que impedem os deslocamentos permanentes dos trilhos ou do AMV. A fixação pode ser elástica ou rígida. A fixação elástica adota um tipo de grampo especial que possibilita pequenos deslocamentos longitudinais.

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Fixação Elástica Pandrol Fixação Elástica Denik

Fixação Rígida (Retensor

Grampo Denik para dormente de madeira (CLP-003) 

e concreto (CLP-004) fixação elástica.

CLP-003

CLP-004

Grampo Denik

Grampo Pandrol

                                                               

CLP-001

                                                                            

      CLP-002

Grampo Pandrol especial para dormente de madeira (CLP-001) e (CLP-0002) fixação elástica.

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O trilho ferroviário - Perfil laminado a quente com seção Vignole (Engenheiro Inglês) que é expressa em PESO/UNIDADE DE MEDIDA (Kg/m ou lb/yd);

Deve ser produzido por processos capazes de garantir reduzido teor de H e de outros elementos nocivos;Deve apresentar propriedades químicas e físicas adequadas e boa qualidade metalúrgica.

Seleção do Trilho Adequado - Deve-se escolher, em princípio, o menor perfil que atenda às exigências estruturais básicas. Entretanto, antes da tomada de decisão; é preciso ter em conta as condições de curva e rampa que aceleram o desgaste abrasivo. A velocidade também é fator importante, mas a densidade de tráfego é primordial por fazer intervir o fator FADIGA.

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AMV (Aparelhos de Mudança de Via) - É um dispositivo cuja finalidade é permitir passagem do trem de uma via para outra.

Boleto

Alma

Patim

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AMV COM TRAVADOR ELÉTRICO – É operado manualmente ou automaticamente, controlado pelo C.C.O, que dá acesso às linhas não-sinalizadas.

AMV HIBRIDO – É um dispositivo composto por duas agulhas (padrão AREMA), duas máquinas de chave e um jacaré de ponta móvel (padrão UIC).

AMV TANGENCIAL – É um dispositivo composto por duas agulhas tangenciais, duas máquinas de chave e um jacaré de ponta móvel (padrão UIC).

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Mão de Obra :

Maquinista, mão-de-obra especializada para condução de trem. A formação de um maquinista segue todo um encarreiramento dentro da Operação de Trens. Veja abaixo:

OOF – Oficial de Operações Ferroviária

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Executar manobras dos vagões para a formação de trens, posicionamento para descargas/cargas, divisão de lotes e classificação de vagões; Operar o engatamento de composições ferroviárias; Conectar mangotes de freio a ar; Acoplar vagões e locomotivas; Conferir numeração dos vagões; Operar AMV - aparelho mudança de chaves (elétrico e/ou manual); Subir e descer dos vagões durante manobras nos pátios e terminais.

TOF – Técnico de Operação FerroviáriaCoordenar a circulação de trens, atualizando gráficos e planilhas em sistemas informatizados; Atender solicitação de formação de trem; Providenciar documentação para entrega nos trens; Acompanhar carregamentos de vagões.

CPT _ Controlador de Pátio e TerminaisCoordenar e controlar a distribuição de vagões e locomotivas no terminal ferroviário, formando e desmembrando composições para carga e descarga, através uso de rádio intercomunicador, painel sinótico e microcomputador; Negociar trações, desmembramento, formação e manobras de trens; Elaborar relatórios de controle e acompanhamento.

MAQ - Maquinista Executar a condução de locomotivas diesel/elétricas em manobras nos pátios referentes a formação de trens, desmenbramentos de trens, pesagem em balanças, posicionamento de vagões nos cardumpers, descargas/cargas, classificação de vagões e posicionamento em oficinas.

Locomotivas

Pode-se definir locomotiva como sendo o elemento de tração do trem. Quanto à sua propulsão, são 3 os tipos básicos de locomotivas:

A vapor; Elétrica;

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Diesel-Elétrica (locomotivas elétricas que carregam sua própria usina).

Na VALE a frota de locomotivas é composta exclusivamente por Diesel-Elétricas.

Vagões

Recurso para transporte de mercadorias em geral. Conhecido também como material rodante. São diversos os tipos de vagões, dentre os principais podemos destacar:

Gôndola - para transporte de minério (VALE); Hopper - para transporte de grãos, minério granulado etc.;

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Plataformas - para transporte de madeira, veículos etc.; Tanques - para transporte de combustíveis.

Via Permanente

A via permanente é subdividida basicamente em Infra-estrutura e superestrutura.

A infra é composta por tudo aquilo que estiver abaixo da brita, ou seja, sub-lastro, cortes, aterros, dispositivos de drenagem, obras de arte especiais (pontes), e obras de arte correntes (drenagem), etc.

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A super é composta pelos elementos que estiverem acima do sublastro como: lastro(brita), dormentes, trilhos, AMV´s (aparelho de mudança de via), e fixações.

Recursos de Manutenção de VP

Carro Ultra-som

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Aplicação: Executar inspeção para detectar descontinuidade interna no trilho.Função: Prover a manutenção da via permanente de informações referentes a descontinuidades internas nos trilhos (trincas transversais, trincas longitudinais, porosidades, etc..) para que a mesma possa programar com antecedência a retirada dos trilhos com os defeitos internos citados antes que os mesmos falhem em serviço.

Carro Controle

Aplicação: Medição dos parâmetros geométricos da linha.Função: Prover a manutenção da via permanente de informações referentes a geometria da linha e da região dos aparelhos de mudança da via - AMV’s, quanto a empeno, alinhamento transversal e nivelamento longitudinal, comparando os resultados com parâmetros pré-estabelecidos de acordo com a classe da ferrovia, para que a mesma programe suas manutenções corretivas e preventivas.

Máquina SPENOEsmeriladora de Trilho

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Aplicação:Máquina Esmeriladora de trilho com 32 motores elétricos, velocidade de trabalho 6 km/h rendimento de 900 m/h.Função: Manter a superfície de rolamento dos trilhos de acordo com os padrões de segurança operacional, através do esmerilhamento dos trilhos, conformando-os de acordo com o padrão adotado pela ferrovia, eliminando defeitos superficiais (head-checks, flaking, spalling, etc..).

Máquina PANDROL Esmeriladora de Trilho

Aplicação: Máquina Esmeriladora de trilho com 32 motores elétricos, velocidade de trabalho 10km/h rendimento de 1.500m/h.

Função: Manter a superfície de rolamento dos trilhos de acordo com os padrões de segurança operacional, através do esmerilhamento dos trilhos, conformando-os de acordo com o padrão adotado pela ferrovia, eliminando defeitos superficiais (head-checks, flaking, spalling, etc..).

Reguladora de Lastro

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Aplicação: Regularização do lastro, atingindo rendimento de 1.000 m/h.Função: Regularizar o lastro da linha conformando suas características geométricas iniciais de ombro e inclinação de talude, bem como de preparar a linha para recebimento da socaria do lastro, tanto em manutenção como em construção.

Máquina Socadora

Aplicação: Executa manutenção corretiva e preventiva de linha corrida, atingindo rendimento de 1.000 m/h. Função: Manter a geometria da linha (alinhamento e nivelamento) de acordo com os parâmetros de segurança operacional e compactar o lastro da via recuperando sua capacidade de suporte aos esforços solicitantes.

Reperfiladora de Trilhos

Aplicação: Reperfilamento, com rendimento de 255m/h,Função: Reperfilar trilhos, eliminando defeitos superficiais que não podem mais ser retirados do trilho pelo processo de esmerilhamento, recuperando-os para a circulação de trens.

Socadora de Chave

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Aplicação: Executa manutenção corretiva e preventiva de Aparelho de Mudança de Via (AMV) . Função: Manter a geometria do AMV (alinhamento e nivelamento) de acordo com os parâmetros de segurança operacional e compactar o lastro da região do AMV (também chamado de chave), recuperando sua capacidade de suporte aos esforços solicitantes.

Máquina Multi-função (Socadora e Reguladora

Aplicação: Executa socaria, nivelamento e alinhamento de linha e AMV, e também regularização do lastro.Função: Manter a geometria da linha e AMV’s (alinhamento e nivelamento) de acordo com os parâmetros de segurança operacional, compactar o lastro da via recuperando sua capacidade de suporte aos esforços solicitantes, carga e descarga de material e transporte de equipe de manutenção da via.

Máquina Desguarnecedora de Lastro

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Aplicação: Desguarnecimento de lastro.Função: Desguarnecer o lastro (brita) para reduzir a contaminação do mesmo por minério de ferro, recuperando assim, as características físico-mecânicas de elasticidade e suporte do lastro ferroviário.

Educador Valer – Hadson Nogueira.

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