TREINAMENTO DE MONITORAMENTO DE TRILHOS DURANTE O...
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TREINAMENTO DE MONITORAMENTO DE TRILHOS DURANTE O
ESMERILHAMENTO
Emiliano Rodrigues Franco
Prof. Manoel Ferreira Mendes Instituto Militar de Engenharia
RESUMO
A redução da necessidade de substituição dos trilhos e a segurança da linha férrea com a consequente proteção das
comunidades do entorno são pontos prioritários às companhias de ferrovias – em especial à MRS Logística, e o
esmerilhamento dos trilhos é o meio mais eficaz de monitorar possíveis desgastes, prevendo e prevenindo falhas
que possam causar danos de natureza irreversível. Nesse sentido, a execução do esmerilhamento ganha importância
ímpar e a figura do inspetor de monitoramento de trilhos reveste-se de enorme responsabilidade e relevância,
requerendo, portanto, formação esmerada. Fala este trabalho, então, sobre a importância da formação de inspetor
de monitoramento de trilhos para o gerenciamento durante a execução do esmerilhamento, cujo treinamento deverá
qualificar e capacitar inspetores que possam garantir a qualidade do perfil desejado e da taxa de remoção de metal
adequada ao tratamento de trilhos conforme sua aplicação. Trabalhar com uma esmerilhadora sem padrão de
esmerilhamento adequado pode causar mais prejuízos do que benefícios. Padrões de trilhos incorretos causam
dificuldades de inscrição de truck e desgaste acelerado de trilhos e rodas. Profissionais de formação inadequada
representam pouca confiabilidade para a manutenção de padrões de segurança pautados na excelência.
ABSTRACT
Reducing the need to replace rails and the safety of the railway line with the consequent protection of surrounding
communities are priority points for railway companies - especially MRS Logística, and grinding the rails is the
most effective means of monitoring possible wear, Anticipating and preventing failures that could cause
irreversible damages. In this sense, the execution of grinding is of paramount importance and the figure of the
track monitoring inspector is of enormous responsibility and relevance, thus requiring careful training.This paper
then discusses the importance of the formation of a track monitoring inspector for the management during grinding,
whose training should qualify and train inspectors who can guarantee the quality of the profile desired and the rate
of metal removal appropriate to the Rails according to their application. Working with a grinder without proper
grinding pattern can cause more damage than good. Incorrect railing standards cause truck enrollment difficulties
and accelerated wear of rails and wheels. Inadequate training professionals represent little reliability for the
maintenance of safety standards based on excellence.
1. INTRODUÇÃO
A adoção da esmerilhadora de trilhos como ferramenta de manutenção da linha férrea foi uma
ação pioneira da MRS Logística no Brasil. A empresa utiliza este equipamento para garantir a
regularização da superfície de rolamento dos trilhos por remoção de metal. A máquina opera
retirando defeitos superficiais dos trilhos para melhorar o contato com as rodas dos trens, ou
seja, realiza o esmerilhamento dos trilhos para evitar, por exemplo, que uma possível trinca
superficial evolua para uma fissura irreversível.
É possível que aspectos como a necessidade de executar o esmerilhamento de trilhos, a
operação do carro de inspeção RIV – Rail Inspecion Vehicle – e a funcionalidade da
esmerilhadora pareçam estar dissociados do tema do artigo. Entretanto, breve contextualização
permitirá o entendimento da importância de se garantir a confiabilidade durante o
esmerilhamento para atender aos níveis de exigência da malha ferroviária.
2. OBJETIVO
O objetivo deste artigo é abordar a importância e a necessidade da capacitação de colaboradores
para operar o sistema de monitoramento de trilhos em sua totalidade, de modo a assegurar a
excelência na operação de todos os equipamentos, permitindo, assim, um controle total sobre
as atividades do esmerilhamento.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Os trilhos representam uma das partes da infraestrutura mais críticas e dispendiosas da via férrea
e estão sujeitos a níveis significativos de carga e estresse. Sua manutenção é, portanto,
extremamente relevante para a engenharia ferroviária. No entanto, os tipos de manutenção
disponíveis para resolver problemas ferroviários sempre foram limitados, culminando na
substituição dos trilhos. Na área de fadiga e defeitos de superfície, o esmerilhamento ferroviário
mostrou-se – e tem permanecido – uma das técnicas mais eficazes para prolongar a vida do
trilho, melhorando o comportamento de contato roda/trilho e reduzindo o custo da manutenção
da via.
Conforme Zarembski, todos os modelos de ferrovia existentes utilizam o processo de
esmerilhamento de trilhos, o qual, segundo ainda esse autor, possui duas principais estratégias:
corretiva e preventiva. No primeiro caso, o esmerilhamento retira do trilho incorreções
superficiais perfilando-o de acordo com as rodas para melhor distribuição e ou redução das
tensões entre ambos; no segundo caso, o esmerilhamento age para manter o perfil do trilho em
conformidade, prevenindo o surgimento de defeitos superficiais, sendo, por isso, realizado em
ciclos.
3.1 Esmerilhamento de trilhos
O esmerilhamento corretivo requer remoção substancial de metal através de múltiplos passes
do trem esmerilhador em velocidade baixa para remover defeitos de superfície, corrugação e
também serve para reperfilar o boleto do trilho. Dependendo das condições do trilho podem ser
necessários vários passes do trem esmerilhador.
O esmerilhamento preventivo, feito com um único passe do trem esmerilhador, tem por
finalidade remover somente uma camada de material, a fim de se controlar a fadiga de
superfície. Esse esmerilhamento preventivo produz um acréscimo significativo na vida útil do
trilho, um decréscimo nos níveis de ruído e retarda a ocorrência de corrugação do trilho,
permitindo ainda que se estabeleça um perfil particular para cada trecho, melhorando o contato
roda-trilho, reduzindo o consumo destes e diminuindo os custos.
3.2 RIV- Veículo de Inspeção Veicular
Para inspecionar as condições dos trilhos e ajudar a planejar a esmerilhação dos mesmos a MRS
Logística utiliza o RIV – veículo de inspeção de trilhos (figura 1). O RIV é um veículo terra-
trilho que usa um sistema de medição de perfil de trilho e um sistema de aquisição de imagem
de alta resolução. Esses dados ajudam os planejadores a determinar quais padrões e velocidades
de esmerilhação serão usados para alcançar o perfil de trilho desejado.
Cada veículo é equipado com:
• Equipamento terra-trilho para colocar o veículo na via
• Um sistema de medição de perfil de trilho sem contato
• Um sistema de aquisição de imagens de alta resolução
• Um rack de computador com software de análise de trilho
• Um sistema de GPS
• Local para armazenamento de bagagem, peças de reposição e ferramentas.
Figura 1: Visão geral do carro de inspeção
O RIV consegue fazer a inspeção do trecho com uma velocidade de 40 km/h, estando um
inspetor posicionado no banco da frente ao lado do carona, tendo à disposição no painel do
veículo dois monitores: um para fazer as medições do perfil do trilho e outro para captar as
imagens do trilho. Após cada inspeção é gerado um relatório de planejamento de
esmerilhamento (Grind Plan-Tabela 1), posteriormente enviado por e-mail para a
Esmerilhadora de trilhos RG407.
Tabela 1: Planilha de planejamento de esmerilhamento (Grind Plan)
3.3 Esmerilhadora de trilhos RG407 (Figura 2)
Após um estudo de viabilidade técnica e econômica a engenharia da MRS Logística especificou
a esmerilhadeira de trilhos Loram RG407. Ela consiste em um vagão de controle (CC), vagões
de água (WC), vagões de esmerilhação (GC), vagão de força (PC) e vagão de suporte (SC). Os
três vagões de esmerilhação são idênticos, com três buggies de esmerilhação não flexíveis de
rebolos de 10 polegadas. Os módulos de esmerilhação podem ser usados apenas em vias
tangentes ou curvas. Esta esmerilhadeira de trilhos da Loram é projetada para perfilar
novamente a seção transversal e remover ou reduzir corrugações nos trilhos, corrosão,
desalinhamentos nas juntas e outras irregularidades na superfície do boleto.
GP
S
Figura 2: Composição da Esmerilhadora RG407
Para legitimar a importância da capacitação do inspetor de monitoramento de trilhos para o
gerenciamento durante a execução do esmerilhamento serão apresentadas a seguir as principais
funcionalidades de cada vagão da máquina e suas complexidades:
3.3.1 Vagão controle (CC - figura 3): vagão usado pelo operador para controlar e operar a
máquina durante o esmerilhamento. Possui um gerador principal e um gerador auxiliar para o
fornecimento de alimentação elétrica, quatro motores de tração de corrente contínua para o
sistema de propulsão, tanque de combustível 18.000 L, gravador de eventos, câmeras e duas
IHM.
Figura 3: Principais componentes do vagão de controle - CC
3.3.2 Vagão de água (WC1 e WC2 – figura 4): vagão que abriga os componentes de
prevenção de incêndios e fornece água aos componentes de combate ao fogo, localizado no
vagão de controle ou no vagão de suporte. Um vagão de água possui bombas de água, tanques
de espuma, pulverizadores de valeta e pulverizadores de dormentes. Há passarelas dos dois
lados do tanque de água para permitir que os colaboradores andem de uma extremidade a outra
do vagão.
Figura 4: Principais componentes do vagão de água – WC
3.3.3 Vagão de Esmerilhamento (VG1,VG2,VG3 – figura 5): vagão onde estão localizados
os componentes de esmerilhação. Um vagão de esmerilhação tem buggies de esmerilhação, um
sistema hidráulico que fornece alimentação aos buggies e módulos de esmerilhação e dois
sistemas de coleta de poeira. Os sistemas hidráulicos e de coleta de poeira são independentes
em cada vagão de esmerilhação.
Figura 5: Principais componentes do vagão de esmerilhação - VG
Cada vagão tem um sistema de esmerilhamento separado. O sistema consiste em três buggies
de esmerilhamento. Os módulos de esmerilhação estão localizados dentro de cada buggy. Cada
buggy tem 10 módulos de esmerilhação (figura 6).
Figura 6: Layout do vagão de esmerilhação com três buggies de rebolos de 10 polegadas
3.3.4 Vagão de Força (PC – figura 7): o trem abriga dois geradores principais que ajudam a
fornecer alimentação de tração elétrica para toda a máquina. O trem é posicionado entre o vagão
de água e o vagão de suporte. O vagão de controle e o trem são semelhantes. A principal
diferença é que o vagão de controle tem uma cabine, gerador auxiliar e gerador principal,
enquanto o trem tem dois geradores principais e não tem cabine.
Figura 7: Principais componentes do vagão de força – PC
3.3.5 Vagão Suporte (SC – figura 8): contém dois compressores de ar, compartimento de
trabalho, compartimento de conveniência, cabine e assoalho traseiro. O operador é posicionado
na cabine do vagão de suporte durante longos percursos em marcha à ré. O vagão de suporte é
o último vagão da composição da máquina e é a extremidade traseira da máquina quando ela
está se movendo para frente. Também possui o computador do Removal NT e o computador do
railscope, os quais são usados com o sistema de medição de perfil do trilho para determinar a
qualidade do trilho depois de ser esmerilhado.
Figura 8: Principais componentes do carro suporte – SC
3.4 DEFEITOS SUPERFICIAIS NO TRILHO (RCF)
A capacitação de um inspetor de monitoramento de esmerilhamento implica, obrigatoriamente,
que o mesmo tenha conhecimento do ponto mais importante do esmerilhamento: o
gerenciamento do contato roda/trilho para obtenção de duas superfícies que permitam uma
adequada distribuição de tensões de contato. Esse conjunto de técnica é primordial para
conseguir alcançar os benefícios esperados da superfície final do boleto do trilho e da pista da
roda.
A superfície roda/trilho deve ter um bom acabamento, isenta de arestas e angulosidades (figura
9), que gerem pontos de concentração de tensões e geradores de trincas que evoluam para
defeitos superficiais (RCF).
Figura 9: Esmerilhamento lado esquerdo ruim e lado direito bom
A esmerilhadora de trilhos só retira defeitos superficiais. Segundo Zarembski, os defeitos na
superfície do boleto dos trilhos são encontrados em qualquer tipo de ferrovia. Estes defeitos
superficiais podem ser divididos em:
3.4.1 SPALLING (figura 10):
-Trincas na cabeça do boleto (RCF) que causam remoção do material;
-Altas cargas com escoamento.
Figura 10: Presença do defeito spalling sobre o trilho Minicucci [2017]
3.4.2 SHELLING (figura 11):
-Origina abaixo da superfície (RCF);
-A trinca progride até a superfície no canto do trilho e causa remoção do material.
Figura 11: Presença do defeito shelling sobre o trilho Minicucci [2017]
3.4.3 SQUATS (figura 12):
-Evento relacionado à fadiga de contato e irregularidades do trilho, como solda;
-Alargamento do boleto;
-Três classes diferentes (leve, médio e severo);
-Podem causar fratura no trilho.
Figura 12: Presença do defeito squats sobre o trilho Minicucci [2017]
3.4.5 CORRUGADO (figura 13): -Superfície do trilho em forma de onda;
-Ondas curtas (25 – 80 mm de comprimento) ou ondas longas (100 – 300 mm);
-Combinação de desgaste e deformação plástica com ressonância do sistema de suspensão do
trem;
- Possíveis danos em outros componentes da via.
Figura 13: Presença do defeito corrugação sobre o trilho Minicucci [2017]
3.4.5 HEAD CHECK (figura 14): -Provocado pela fadiga de contato a trincas iniciando-se no canto ou no centro do boleto;
-Grau de severidade depende do espaçamento;
-Pode causar fratura se não for tratado (esmerilhamento).
Figura 14: Presença do defeito corrugação sobre o trilho Minicucci [2017]
3.5 PADRÃO DE ESMERILHAMENTO
A Esmerilhadora RG407 é de 90 rebolos e possui módulos independentes para cada motor tendo
a possibilidade de uma cobertura arredondada de todo o boleto do trilho (figura 15). A RG407
tem para cada lado dos trilhos (esquerdo e direito) 45 rebolos independentes. Esta configuração
da máquina possibilita a obtenção de um acabamento perfeito, sem arestas, para alcançar o
perfil alvo do trilho indicado.
Figura 15: Configuração dos rebolos no boleto do trilho
Para que a RG407 esmerilhe o trilho e seja obtido o perfil desejado é usado um programa da
máquina chamado “Padrão de Esmerilhamento”, o qual consiste em um conjunto de parâmetros
que vão definir a quantidade e qualidade do metal a ser removido. Para cada curva e tangente
será aplicado um padrão de esmerilhamento diferente. Os padrões estão destacando a área em
todo o boleto do trilho de onde o metal será removido. A porção em negrito, sobre o boleto do
trilho, está mostrando a localização da remoção do metal e os pontos mais altos são indicativos
de mais remoção de metal, desse ponto particular. Assim, percebe-se que em alguns padrões o
metal é removido da largura total do boleto do trilho, enquanto em outros padrões são muito
agressivos na face do perfil do trilho. Na Esmerilhadora RG407 existem 42 padrões diferentes
de esmerilhamento (figura 16).
Figura 16: Padrão de esmerilhamento da Esmerilhadora RG407
Cada padrão de esmerilhamento tem uma configuração diferente no posicionamento dos
ângulos dos motores de esmerilhamento (figura 17). As pedras que trabalham para o lado da
bitola recebem ângulos positivos (70º) e as pedras que trabalham para o lado do campo recebem
ângulos negativos (-30º). Assim, um padrão define o ângulo e a potência de trabalho sobre o
boleto do trilho. É fundamental que o inspetor de monitoramento tenha experiência suficiente
para selecionar um padrão e, se necessário, fazer uma correção durante o esmerilhamento.
Figura 17: Tela do ângulo e potência de esmerilhamento de cada motor elétrico
4. PERFIL DESEJADO DE TRILHO
Um dos principais propósitos do esmerilhamento de trilhos é fazer interação de roda ferroviária
favorável, conforme figura 18, para ter a área ideal de contato entre roda e trilho, reduzindo,
assim, o estresse. Uma vez que a interação da roda ferroviária muda a faixa da curva suave para
a acentuada e do trilho alto para o trilho baixo, o perfil de trilho alvo também precisa mudar
para essas situações.
A MRS possui seis perfis de trilhos-alvos: Contact Point Gauge (CPG), Contact Point Field
(CPF), High Sharp (HS), Low Rail Sharp, High Mild (HM) e Low Rail Mild.
No perfil CPF o contato da roda será para o lado do campo e no perfil CPG o contato será mais
para o lado da bitola do trilho. Os perfis CPF e CPG serão usados para as tangentes e o HS será
para trilhos altos de curva acentuada (Raio < 900 metros). O perfil HM aplica-se a trilhos altos
de curva suave (Raio > 900 metros), o Low Rail Sharp a trilhos baixos de curva acentuada (Raio
< 900 metros) e o Low Rail Mild a trilhos baixos de curva suave (Raio > 900metros).
Figura 18: Imagem do trilho antes e depois de esmerilhado
5. SISTEMA DE MONITORAMENTO DE TRILHO
A esmerilhadora possui sistemas de medição de perfil ferroviário baseados em laser (figura 19),
conhecidos Como KLD e Railscope, para medir o perfil do boleto do trilho antes e depois do
esmerilhamento. O KLD é um sistema de processamento de imagem óptico de ponta usado para
fornecer dados dimensionais em tempo real de perfis de trilhos de alta resolução. Estes dados
são solicitados e processados em tempo real para avaliar e monitorar as dimensões do perfil
ferroviário. É um sistema de visão de máquina de alta velocidade que utiliza fontes de luz laser
estruturado para iluminar a cabeça do trilho e câmeras CCD digitais de alta resolução para
capturar imagens ferroviárias. Um computador é usado para analisar as imagens e para realizar
as medidas necessárias.
Figura 19: Projeção da luz do laser sobre o trilho
5.1. SISTEMA ORIAN KLD
O perfil pós-terra é comparado com o perfil do trilho-alvo pelo um software instalado na
máquina que é conhecido como GQI (Grind Quality Index), exibido durante a operação de
esmerilhamento (figura 20). O GQI dá a indicação de aproximação do perfil do trilho desejado.
O valor do GQI de 100% significa que foi alcançado o perfil-alvo dentro das tolerâncias
especificadas. GQI valor de 80% ou acima pode ser considerado como OK. Um valor menor
indica o desvio.
Figura 20: Sistema Orion KLD – monitoramento do esmerilhamento
5.2. SISTEMA RAILSCOPE
É um sistema de captação de imagens em alta resolução (figura 21), que permite a visualização
e gravação das imagens durante a circulação do veículo. Esse sistema possui dispositivos (fonte
de luz) que promovem a iluminação do local inspecionado e esmerilhado, permitindo que a
tarefa seja realizada durante a noite sem comprometer a qualidade das imagens geradas.
Figura 21: Sistema Railscope – imagem do trilho
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Considerando não haver farto material literário disponível para consulta e suporte ao tema,
havendo, portanto, a necessidade de somar ao material bibliográfico disponível as impressões
cotidianas da observação e ação deste autor, é possível que este artigo pareça pretensioso.
Entretanto, motivou a escrita deste trabalho a constatação de que ainda que dispondo de refinada
tecnologia para realizar o processo de esmerilhamento a empresa necessita de colaboradores
capacitados para responder com rapidez e exatidão os resultados apresentados pelo programa.
Por isso, o conceito de esmerilhamento, o funcionamento do carro de inspeção de trilhos (RIV)
e da esmerilhadora RG407 pautaram este artigo no esclarecimento da importância do
monitoramento durante a execução do esmerilhamento no boleto do trilho. Atingir o perfil
desejado de trilho requer cuidadoso treinamento do inspetor de esmerilhamento – assunto
principal deste artigo. O treinamento adequado deverá incluir todas as etapas do processo
operadas nos vagões, tendo base teórica e prática direcionada à capacitação apropriada de
controle das operações de esmerilhamento e, devendo ser dado “por pessoas experientes por
não menos de três meses” (Engineering Manual Track, p.9).
AGRADECIMENTO
A Deus, por conceder saúde e força para superar dificuldades; à minha família, pelo incentivo e apoio
incondicionais; ao amigo Rômulo que colaborou com informações e dados importantes; ao Sr. Henrique Cabaleiro,
incentivador do ingresso neste curso e,em especial, à MRS Logística, pela oportunidade oferecida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACADEMIA MRS – Engenharia de via & malha Ferroviária – versão MRS 2011 – autor : Water Vidon Júnior e
equipe.
https://www.mrs.com.br/post-blog-inovacao/esmerilhadora-de-trilhos/. Acesso: 6 de agosto de 2017.
IHHA – International Heavy Haul Association – may 2001.
LORAM – Manual do usuário da RG407 Loram Maintenance of Way, Inc.
RANDALL ANDERSON – KLD Orion VIII system training & troubleshooting.
SKI, A.M. – The art and science of rail grinding. EUA. Agosto/2005.
ZAREMBESKI , A.M.- The art and science of rail grinding. EUA. Agosto/2005.
Emiliano Rodrigues Franco
Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas, pós-graduação em Engenharia de Transporte, Instituto
Militar de Engenharia,
Praça General Tibúrcio, 80 – Urca, Rio de Janeiro – RJ.