MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
IME - INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGA
RUBENS SÉRGIO BRANDI
VERIFICAÇÃO DA VIABILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE AR COMPRIMIDO PARA
LIMPEZA DE LASTRO
Rio de Janeiro
2006
1
IME - INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
RUBENS SÉRGIO BRANDI
VERIFICAÇÃO DA VIABILIDADE DE UTILIZAÇÃO DE AR
COMPRIMIDO PARA LIMPEZA DE LASTRO
Monografia de final de curso de Especialização em
Transporte Ferroviário de Carga do Instituto Militar
de Engenharia e MRS Logística S.A.
Orientador: Jorge Luís Goudene Spada – D.Sc.
Rio de Janeiro
2006
2
Dedico este trabalho a meus filhos Alieisha, Ludimila e
Rubens, esperando que o mesmo possa sempre servir de
motivação para a busca incessante de conhecimento.
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço a meus Pais, pelo incentivo ao estudo e pela base que me deram, o
que possibilitou minha participação neste curso.
Agradeço à minha Esposa pela paciência, pelo incentivo e pela crença em
minhas capacidades e possibilidades.
Agradeço aos Colegas da MRS Logística S.A. pelo incentivo e auxílio na
realização das montagens, testes e ensaios, em especial a Jorge Eduardo
Guimarães Filho, Eduardo Silva Lima, Eduardo Barbosa Nóbrega, Mário José
Soares, Joaquim José da Silva, Sérgio Barbosa Filho, Luis Renato Cardoso de
Azevedo.
4
SUMÁRIO
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ..............................................................................
06
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍGLAS ...........................................................
09
LISTA DE TABELAS ........................................................................................
10
LISTA DE GRÁFICOS .....................................................................................
11
RESUMO .........................................................................................................
12
1.
14
Introdução ............................................................................................
1.1
Premissas e justificativas deste trabalho ........................................
16
1.2
Objetivos deste trabalho .................................................................
19
1.3
Organização deste trabalho ............................................................
20
2.
A MRS Logística S.A. .........................................................................
21
3.
Estudo do ar comprimido como elemento de limpeza de lastro ....
28
3.1.
Definição do método para pesquisa em campo ..............................
28
3.2.
Escolha do local para estudo do lastro ...........................................
30
3.3.
O Soprador de Lastro ......................................................................
43
3.4.
Ensaios realizados e resultados obtidos .........................................
74
3.5.
Análise dos resultados obtidos .......................................................
99
Conclusões e Sugestões para Futuras Pesquisas ..........................
104
Referências Bibliográficas ...............................................................................
105
4.
5
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIG.1.1
Desguarnecedora de lastro
FIG.1.2
Fluxo do Minério Carregado
FIG.1.3
Fluxo do Minério Vazio
FIG.1.4
Gráfico da evolução de transportes em Toneladas Úteis de 1996 a 2005
na MRS Logística S.A.
FIG.3.1
Localização esquemática do Pátio P2-05
FIG.3.2
Foto panorâmica do Pátio P2-05
FIG.3.3
Vista externa da sala de Equipamentos do Pátio P2-05
FIG.3.4
Vista do lastro no local considerado para instalação do soprador
FIG.3.5
Localização Esquemática do Pátio de Pulverização
FIG.3.6
Vista geral do pátio de Pulverização
FIG.3.7
Vista da Oficina de Vagões de Pulverização
FIG.3.8
Compressor de ar da Oficina de Vagões de Pulverização
FIG.3.9
Vista da sala do compressor de ar da Oficina de Vagões de
Pulverização
FIG.3.10
Linhas do Pátio de Pulverização
FIG.3.11
Caixa de Locação de Sinalização do Pátio de Pulverização
FIG.3.12
Localização Esquemática do Pátio de Barbará
FIG.3.13
Vista da Entrada Inferior do Pátio de Barbará
FIG.3.14
FIG.3.15
Pátio de Barbará – Local considerado para instalação do Soprador de
Lastro
Visão do Galpão da Conserva de Vagões no pátio de Barbará
FIG.3.16
Localização Esquemática do Pátio de Volta Redonda
FIG.3.17
Vista parcial da Estação de Volta Redonda – Conserva de Vagões
FIG.3.18
Local escolhido para instalação do soprador de lastro
FIG.3.19
Tubulação de ar comprimido para manutenção de vagões
FIG.3.20
Idéia original de montagem do soprador de lastro em relação à via
FIG.3.21
Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Geral
FIG.3.22
Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Superior
FIG.3.23
Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Inferior
FIG.3.24
Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Longitudinal
FIG.3.25
Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Transversal
6
FIG.3.26
Quadro de suporte de mangueiras e bicos sopradores – Foto 1
FIG.3.27
Quadro de suporte de mangueiras e bicos sopradores – Foto 2
FIG.3.28
Esquema de montagem do conjunto pneumático
FIG.3.29
Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – vista geral
FIG.3.30
Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – mangueiras e
bicos
Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – detalhe da
amarração
Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – detalhe do bico
soprador
Esquema do projeto de supervisão e controle do sistema – Alimentação
dos circuitos
FIG.3.31
FIG.3.32
FIG.3.33
FIG.3.34
Esquema do projeto de supervisão e controle do sistema – Lógica de
controle e supervisão
FIG.3.35
Foto da caixa de controle do soprador de lastro
FIG.3.36
Foto do conjunto de acionamento de cancela
FIG.3.37
Diagrama Ladder do CLP – Página 1
FIG.3.38
Diagrama Ladder do CLP – Página 2
FIG.3.39
Fluxograma do Diagrama Ladder do CLP
FIG.3.40
Fixação do mastro do soprador (1)
FIG.3.41
Fixação do mastro do soprador (2)
FIG.3.42
Fixação do mastro do soprador (3)
FIG.3.43
Montagem da caixa de supervisão e controle do soprador (1)
FIG.3.44
Montagem da caixa de supervisão e controle do soprador (2)
FIG.3.45
Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (1)
FIG.3.46
Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (2)
FIG.3.47
Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (3)
FIG.3.48
Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (4)
FIG.3.49
Quadro montado com mangueiras e bicos sopradores
FIG.3.50
Visão lateral do conjunto do soprador
FIG.3.51
Visão da caixa de controle
FIG.3.52
Visão da cancela na posição horizontal
FIG.3.53
Visão do conjunto do soprador retornando à posição vertical
FIG.3.54
Visão do quadro metálico, mangueiras e bicos na posição horizontal
FIG.3.55
Caixa de supervisão e controle – visão dos equipamentos
7
FIG.3.56
Manômetro de medição de pressão do sistema
FIG.3.57
Conjunto do soprador na posição horizontal – Visão lateral
FIG.3.58
Conjunto do soprador com a caixa de controle ao fundo
FIG.3.59
Conjunto do soprador com a caixa de controle ao fundo
FIG.3.60
Início do trabalho de substituição do lastro
FIG.3.61
Lastro retirado no lado direito da via
FIG.3.62
Visão do trecho de substituição do lastro
FIG.3.63
Visão do trecho de substituição do lastro
FIG.3.64
Lançamento do lastro novo na via
FIG.3.65
Distribuição do lastro novo na via
FIG.3.66
Quantidade de finos no lastro lançado no local do experimento (1)
FIG.3.67
Quantidade de finos no lastro lançado no local do experimento (1)
FIG.3.68
Esquema de retirada e identificação de amostras
8
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
MRS
MRS Logística S.A.
RFFSA
Rede Ferroviária Federal S.A.
ANTT
Agência Nacional de Transportes Terrestres
9
LISTA DE TABELAS
TAB.3.01
Resultado de Ensaio de Granulometria – Primeira Amostra
TAB.3.02
Resultado de ensaio de Tenacidade Trenton – Primeira Amostra
TAB.3.03
Resultado de ensaio de desgaste por abrasão Los Angeles – Primeira
Amostra
TAB.3.04
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-A
TAB.3.05
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-B
TAB.3.06
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-A
TAB.3.07
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-B
TAB.3.08
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-A
TAB.3.09
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-B
TAB.3.10
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-A
TAB.3.11
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-B
TAB.3.12
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-A
TAB.3.13
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-B
TAB.3.14
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-A
TAB.3.15
Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-B
TAB.3.16
Classificação do lastro quanto a contaminação (MUNIZ, 2002)
TAB.3.17
Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de 19
mm
TAB.3.18
Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de
1,2 mm
TAB.3.19
Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de
0,6 mm
10
LISTA DE GRÁFICOS
GRA.3.01
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-A
GRA.3.02
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-B
GRA.3.03
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-A
GRA.3.04
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-B
GRA.3.05
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-A
GRA.3.06
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-B
GRA.3.07
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-A
GRA.3.08
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-B
GRA.3.09
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-A
GRA.3.10
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-B
GRA.3.11
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-A
GRA.3.12
Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-B
GRA.3.13
Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 19 mm
GRA.3.14
Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 1,2 mm
GRA.3.15
Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 0,6 mm
11
RESUMO
Esta monografia realiza uma verificação da possibilidade de utilização de ar
comprimido para limpeza de lastro ferroviário. Para tanto foi concebido e montado
um equipamento para soprar o lastro sempre após a passagem de um trem. O local
escolhido para a instalação do experimento foi o pátio de Volta Redonda por ser
trecho de tráfego ferroviário intenso e oferecer condições de apoio e infra-estrutura
adequadas.
Caso os resultados obtidos nesta monografia indiquem que a utilização do ar
comprimido é eficiente na limpeza dos finos do lastro, o passo seguinte desta
pesquisa será verificar a viabilidade das locomotivas, durante sua operação normal
na ferrovia, realizarem trabalhos de manutenção de via permanente, atuando na
limpeza do lastro através da aplicação de ar comprimido, sem prejuízo dos sistemas
pneumáticos já existentes nos trens, com o objetivo de reduzir o acúmulo de material
fino entre o material granulado, de forma a aumentar os períodos entre intervenções
de desguarnecimento do mesmo.
12
1 – INTRODUÇÃO
Em todos os ramos de negócios, sejam eles indústria, comércio, prestação de
serviços ou outro qualquer, as interrupções temporárias e periódicas do processo
produtivo para intervenções de manutenção geram, inevitavelmente, conflitos
produtivos em função da atividade operacional de produção ser paralisada pela
necessidade de manutenção do ativo produtivo.
No negócio de transporte ferroviário, o conflito ocasionado pela paralisação do
processo produtivo para realização de trabalhos de manutenção não é diferente dos
outros negócios e, muito pelo contrário, é bastante acirrado pelos altos custos fixos
envolvidos.
Sob o ponto de vista financeiro, o negócio ferroviário depende de grande
produtividade de seus ativos de forma a garantir a contrapartida a um custo fixo
muito elevado. Procura-se eliminar todo e qualquer tempo de paralisação do
processo produtivo, entendo-se por processo produtivo o transporte de pessoas,
bens e insumos, visando ganhar o máximo de produtividade possível com os ativos
disponíveis para realização desse transporte, sejam eles instalações fixas ou
material rodante.
De uma forma geral, em quase todos os negócios, e na ferrovia não é diferente,
a atividade produtiva é dividida, então, em duas vertentes:
Operação: responsável por extrair dos ativos existentes a maior
produtividade possível, e,
Manutenção: responsável por manter os ativos existentes, o mais possível,
disponíveis e em condições ótimas de operação.
Muitas das intervenções de manutenção nas ferrovias podem ser realizadas sem
a necessidade de paralisação do processo produtivo, principalmente no que tange
13
às instalações fixas, uma vez que sempre existe um tempo de não utilização
operacional da via entre a passagem de dois trens.
Mas, nem todas as intervenções de manutenção nas instalações fixas são
possíveis de serem realizadas no espaço de tempo entre a passagem de dois trens
e, nesses casos, a necessidade de intervalo operacional para realização dos
trabalhos de manutenção se torna imprescindível.
Muitas ferrovias são baseadas em operação em linha dupla e isto determina
uma maior facilidade para realização das manutenções ao longo da via, visto que a
circulação de trens é menos prejudicada em função da possibilidade de desviar o
fluxo para uma linha adjacente àquela que está sofrendo manutenção.
Entretanto esta não é a realidade da grande maioria das ferrovias,
principalmente das ferrovias de transporte de carga de longo percurso, que baseiam
sua operação em linha singela entremeada por pátios de cruzamento a intervalos
regulares de distância. Nessa condição, caso a intervenção de manutenção se faça
entre os pátios de cruzamento e sendo impossível sua realização no espaço de
tempo entre dois trens consecutivos, a concessão de intervalo operacional para
realização das atividades de manutenção é necessária.
A possibilidade de utilização dos próprios ativos, durante a realização do seu
trabalho produtivo para a Empresa, para realizar serviços de manutenção, é sempre
uma alternativa a ser estudada e implementada em caso de se mostrar viável sob os
pontos de vista técnico, econômico e financeiro.
No caso das ferrovias, a utilização de locomotivas ou vagões para realização de
atividades de manutenção das instalações fixas, durante seu processo produtivo
normal de transporte, é um anseio operacional, visto que diminui as intervenções de
manutenção tradicional, evitando, desta forma, interferências no processo produtivo.
14
1.1 – PREMISSAS E JUSTIFICATIVAS DESTE TRABALHO
As empresas de transporte ferroviário buscam incessantemente a redução dos
custos, sejam operacionais, sejam de manutenção. As intervenções de manutenção
em via permanente, quase que invariavelmente, determinam a necessidade de
atuação em intervalos operacionais, às vezes impingindo a parada de tráfego de
trens, para atuação das equipes de manutenção de via.
A dificuldade dos planejadores e realizadores da circulação de trens, em
conceder intervalos para manutenção de via permanente, cresce juntamente com o
aumento de tráfego ferroviário, obrigando, muitas das vezes, a que o serviço de
manutenção da via ocorra em detrimento da utilização da mesma pelos trens que ali
circulam, ocasionando, dessa forma, aumento de custos operacionais para a MRS.
Por outro lado, o aumento de tráfego e da carga de trens por unidade de tempo
sobre a via permanente, determina maior atenção e atuação da manutenção devido
ao aumento da degradação dos elementos da via, entre eles o lastro, reduzindo
sempre os períodos de tempo entre manutenções preventivas.
Cria-se, assim, uma questão operacional para as ferrovias, onde o aumento de
tráfego determina a necessidade de intervenções de manutenções em períodos
mais curtos, intervenções estas que limitam a utilização da via para o transporte
produtivo, cada vez mais exigente dos recursos existentes.
A MRS possui um equipamento mecanizado para limpeza de finos do lastro, a
desguarnecedora
de
lastro.
Este
equipamento
é
capaz
de
realizar
o
desguarnecimento, limpeza e recomposição de aproximadamente 1 km de via
permanente por dia, a uma velocidade média de 0,2 Km/h. O custo operacional e de
manutenção desta desguarnecedora é de aproximadamente U$ 8,000.00 por km de
desguarnecimento.
15
Como podemos verificar, o custo operacional e de manutenção de um
equipamento que realiza 100 metros de desguarnecimento por hora é bastante
elevado. Pior, se considerarmos que enquanto o equipamento está ocupando a via,
os trens não podem trafegar pelo local, impingindo, desta forma, a parada de
circulação de ativos operacionais para manutenção da via.
A figura 1.1 abaixo ilustra o trabalho da desguarnecedora de lastro atualmente
em uso na MRS.
Figura 1.1 – Desguarnecedora de lastro
Dessa forma, as Empresas de transporte ferroviário buscam métodos e
equipamentos que reduzam o tempo de manutenção por trecho de via, aumentando
a produtividade da manutenção, visando disponibilizar por mais tempo os recursos
existentes para fins produtivos. A contrapartida para o aumento de produtividade da
manutenção é, entretanto, o aumento de custo da mesma, determinada pela
necessidade de aquisição de equipamentos e instrumentos de alto custo de
aquisição e manutenção.
16
A MRS adquiriu recentemente uma desguarnecedora de ombro de lastro que
deverá ser entregue à Empresa em outubro de 2006. Esta desguarnecedora
trabalha somente a limpeza do ombro do lastro e tem uma produtividade esperada
de 2,0 km/h. O custo de aquisição deste equipamento foi de 4 milhões de dolares e
o custo esperado de operação e manutenção é de aproximadamente U$ 4,000.00
por quilômetro, ou, cerca de 4,8 milhões de dolares por ano.
A vida útil média do lastro ferroviário, considerando que a pedra utilizada foi
originada de rochas de boa qualidade, é de aproximadamente 25 anos. Isto quer
dizer que, a cada 25 anos é necessária a substituição completa do lastro.
A cada 3 ou 4 anos, dependendo da qualidade do lastro e do tráfego sobre o
mesmo, se faz necessário o desguarnecimento do lastro para garantir as condições
operacionais para as quais o mesmo foi projetado.
Como se pode verificar a partir dos custos envolvidos, a possibilidade de
aumentar os períodos entre desguarnecimentos, pela aplicação de um método
totalmente atrelado ao processo produtivo da Empresa, pode gerar uma redução de
custos considerável.
A contaminação do lastro ferroviário por material de baixa granulometria (finos)
determina o aumento de rigidez e a queda da capacidade de drenagem de água
pelo mesmo. Um dos grandes fatores de geração de “finos” no lastro é a quebra
gradual do próprio material do lastro (britas) por cisalhamento, quando da passagem
dos trens. A aplicação e distribuição da tensão pelo lastro, quando da passagem de
carga sobre o conjunto trilho/dormentes provoca pequenas quebras das áreas
ponteagudas das britas, gerando material fino que, por vibração, vai penetrando no
lastro indo se alojar no ombro do mesmo, criando uma barreira ao escoamento da
água que penetra no lastro e que acaba ficando retida no mesmo.
A possibilidade da utilização do excedente de ar comprimido gerado pelas
locomotivas na passagem dos trens sobre a via, sem acréscimo de trabalho, de
modo a aumentar os períodos entre intervenções de desguarnecimento de lastro,
17
nos leva a vislumbrar um cenário de redução de custos de manutenção e operação,
com baixa aplicação de investimento, e este possível cenário é a justificativa da
escolha do tema deste trabalho.
A hipótese de que a utilização de uma parte do ativo operacional (locomotivas),
durante a realização do trabalho produtivo para o qual foi fabricado e adquirido,
como elemento de realização concomitante de trabalho de manutenção da via, sem
aumento expressivo de custo, seja de implementação, seja de operacionalização do
sistema, é que dá a este trabalho de pesquisa a sua razão de ser, visto que a
redução de custo de manutenção é busca constante e importante para qualquer
sistema produtivo que vise a lucratividade e geração de valor.
O ineditismo do processo de manutenção de lastro ferroviário aqui pesquisada,
visto que não se tem notícia da tentativa de utilização do excedente de ar
comprimido das locomotivas como meio e elemento de limpeza e eliminação de
finos no lastro, é também um elemento motivador e justificador da pesquisa em
curso.
1.2 – OBJETIVOS DESTE TRABALHO
O acúmulo de finos no lastro obriga a limpeza do mesmo de tempos em tempos
(desguarnecimento de lastro), de forma a recuperar as condições de flexibilidade e
drenagem originais do mesmo.
O desguarnecimento do lastro é um procedimento de manutenção de alto custo
pois indisponibiliza um trecho de via por tempo elevado e, mesmo que executado
por meio de equipamentos mecanizados, afeta sobremaneira a operação naquele
trecho.
Considerando o exposto anteriormente, os objetivos deste trabalho são:
18
1. Determinar um método para estudo prático da utilização do ar comprimido
como elemento ativo de limpeza de lastro;
2. Efetuar medidas, em ensaios de granulometria, do acúmulo de material fino,
em lastro soprado com ar comprimido e lastro não soprado;
3. Verificar a eficácia da utilização de ar comprimido como elemento de limpeza
sistemática do lastro e expulsão do material fino gerado nas camadas
superiores do mesmo, atuando de forma preventiva na manutenção visando
a aumentar o prazo entre intervenções de desguarnecimento;
1.3 – ORGANIZAÇÃO DESTE TRABALHO
Os sistemas de geração de ar comprimido das locomotivas existem para criar e
armazenar o ar que será utilizado nos sistemas pneumáticos da locomotiva e do
trem, como por exemplo, sistemas de freio a ar, buzina, limpador de para-brisas,
entre outros.
Quando a capacidade de armazenar o ar comprimido gerado chega em seu
limite, o compressor de ar passa a funcionar em “vazio”, deixando de comprimir o ar,
até que haja a utilização do ar armazenado.
Este trabalho irá procurar validar a hipótese de que o ar comprimido é um
elemento capaz de realizar limpeza das camadas superficiais do lastro ferroviário.
Baseado nesta constatação, poderá possibilitar a pesquisa da viabilidade técnico e
econômica, de utilizar os momentos em que as locomotivas colocam o compressor
de ar em “vazio”, para armazenar ar comprimido em outro tanque, o qual seria
utilizado para soprar o lastro durante as viagens da locomotiva.
Para tentar comprovar a hipótese acima, este trabalho está organizado da
seguinte forma:
19
1. Definição de método para pesquisa da eficácia da utilização do ar
comprimido como elemento para limpeza do lastro.
2. Estudo e escolha de melhor local para implementação do método.
3. Desenvolvimento, criação, montagem e características do soprador de lastro,
equipamento instalado ao lado da via para simular a aplicação de ar
comprimido pelas locomotivas no lastro.
4. Descrição dos processos criados para obtenção de material de lastro para
ensaio em laboratório.
5. Demonstração dos resultados dos ensaios realizados sobre o material
recolhido na região de estudo.
6. Parecer conclusivo sobre a viabilidade técnica da utilização de ar comprimido
como elemento de limpeza de lastro.
7. Sugestões para futuras pesquisas.
2 - A MRS LOGÍSTICA S.A.
A MRS Logística S.A. é uma Empresa concessionária de transporte ferroviário
de carga nascida em dezembro de 1996, a partir do processo de privatização da
Rede Ferroviária Federal S.A.
O processo de privatização que resultou no nascimento da MRS Logística S.A.
englobou a concessão operacional dos ativos de duas Superintendências Regionais
da RFFSA, a SR-3 (Superintendência Regional de Juiz de Fora) e a SR-4
(Superintendência Regional de São Paulo).
20
Na época da privatização da malha sudeste (SR-3 e SR-4) os ativos concedidos
à operação pela MRS eram:
8.477 vagões ativos (incluindo vagões de clientes);
1.676 quilômetros de via permanente, sendo 1.632 em bitola larga e 42 em
bitola mista. Dos 1.676 quilômetros de via, cerca de 45 quilômetros eram
em linha dupla. Toda a extensão da via permanente é lastreada;
1.222 quilômetros de via sinalizada em sistema CTC (Controle de Tráfego
Centralizado).
Durante os quase dez anos de existência, a MRS vem construindo um aumento
de ativos, seja pela recuperação de ativos inativos, seja pela aplicação de
investimentos.
Nos primeiros anos de existência a MRS se preocupou, principalmente, na
manutenção postergada de via permanente, locomotivas e vagões, até que
conseguiu recuperar parte da frota de material rodante recebida e colocou a via
permanente em um nível de qualidade compatível com o transporte por ela
realizados.
Após a recuperação dos ativos a Empresa começou a investir em novos ativos
de forma a aumentar sua capacidade produtiva em face da demanda de transporte
oferecida pelo mercado. Assim a MRS iniciou uma campanha de aquisição de
locomotivas usadas em bom estado, comprou vagões e investiu em via permanente
na duplicação de alguns trechos críticos, considerados gargalos na circulação dos
trens. Iniciou, também, um processo de recuperação dos sistemas de sinalização,
controle, energia e telecomunicações.
Após as manutenções e investimentos realizados nestes quase dez anos de
existência, a MRS apresenta hoje um quadro de ativos conforme se segue abaixo:
12.768 vagões ativos (incluindo vagões de clientes) representando
aumento de 50,6% em relação a dezembro de 1996;
21
1.676 quilômetros de via permanente, sendo 1.632 em bitola larga e 42 em
bitola mista. Dos 1.676 quilômetros de via, cerca de 70 quilômetros são em
linha dupla. Toda a extensão da via permanente é lastreada;
1.203 quilômetros de via sinalizada em sistema CTC (Controle de Tráfego
Centralizado).
A MRS está implantando um sistema totalmente novo para controle de
tráfego baseado em rádio comunicações, com sinalização embarcado e
intertravamento centralizado no CCO.
Como se pode verificar nos dados anteriores, desde 1996 até dezembro de
2005, houve um aumento substancial do material rodante, mas a via permanente
não teve modificações consideráveis, nem em extensão total, nem em quantidade
de quilômetros em linha dupla. A linha dupla é muito mais vantajosa pois permite a
concessão de intervalos para manutenção em uma das linhas, não comprometendo
totalmente o tráfego produtivo.
O que se conclui dos dados apresentados é que os trens são cada vez mais
numerosos sobre uma malha de via permanente praticamente estanque em seus
1.676 quilômetros. A conseqüência prática é a aproximação cada vez maior entre os
trens com intervalos entre os mesmos cada vez menores.
Também sob o aspecto dos sistemas de sinalização e controle, não houve
maiores modificações nos últimos anos, entretanto, a MRS está adquirindo um
sistema totalmente novo de sinalização e controle de tráfego, baseado em
comunicações de dados via rádio, com sinalização embarcada e atuação direta na
condução do trem (frenagem) o que permitirá a circulação dos trens ainda mais
próximos entre si, reduzindo, ainda mais, os tempos e distâncias entre trens, com
conseqüente redução de concessão de intervalos para manutenção na via.
Os 1.674 km de linhas da MRS estão divididos nos seguintes segmentos:
Linha do Centro: Linha mais antiga da MRS nasce no porto do Rio de
Janeiro – RJ (Pátio de Arará) e segue pelos estados do Rio de Janeiro e
22
Minas Gerais até o Pátio de Lafaiete Bandeira, onde interfaceia com a
Estrada de Ferro Vitória a Minas, passando por Japerí, Mendes, Barra do
Piraí, Paraiba do Sul, Três Rios, Juiz de Fora, Santos Dumont, Barbacena,
Carandaí e Conselheiro Lafaiete, entre outras cidades.
Ramal do Paraopeba: Ramal que nasce da Linha do Centro em
Congonhas do Campo – MG no Pátio de Dr. Joaquim Murtinho, margeia o
Rio Paraopeba chegando a Belo Horizonte - MG no Pátio de Barreiro e no
Terminal de Olhos D´água (TOD). Passa por Jeceaba, Belo Vale, Moeda,
Brumadinho, Sarzedo e Ibirité, entre outras cidades Mineiras.
Ramal de São Paulo: Ramal que nasce em Barra do Piraí – RJ e chega a
São Paulo - SP no Pátio de Eng. Manoel Feio. Margeando o Rio Paraíba
do Sul, passa por Volta Redonda, Barra Mansa, Resende, Cruzeiro,
Cachoeira
Paulista,
Guaratinguetá,
Aparecida
do
Norte,
Pindamonhangaba, Taubaté, Caçapava, São José dos Campos e
Itaquaquecetuba, entre outras cidades do chamado Vale do Paraíba.
Ramal de Brisamar: Trecho de linha que se inicia no porto de Guaíba em
Mangaratiba – RJ e encontra-se com a Linha do Centro em Japerí – RJ no
Pátio do Posto Km 64, passando pelos Municípios de Itaguaí e
Seropédica. Em Itaguaí, no Pátio do Brisamar dá acesso ferroviário ao
porto de Sepetiba.
Ferrovia do Aço: É o segmento mais novo da MRS Logística S.A. e inicia
em Barra Mansa – RJ no Pátio de Saudade (Pátio do Ramal de São
Paulo) e chega a Itabirito – MG, passando por Quatís, Santa Rita do
Jacutinga, Bom Jardim de Minas, Andrelandia, Madre de Deus de Minas,
São João Del Rei, Rezende Costa, Lagoa Dourada, Entre Rios de Minas,
São Bráz do Suaçuí, Congonhas do Campo, entre outras cidades.
Sistema São Paulo: É o segmento oriundo da antiga Superintendência
Regional 4 da RFFSA e interliga Jundiaí – SP a Santos – SP, passando
23
por São Paulo, Santo André, São Caetano do Sul, Ribeirão Pires e
Cubatão.
Toda a via permanente da MRS é constituída por linha singela, exceto por um
trecho de 40 km entre Japerí e Barra do Piraí na Linha do Centro (chamado de Serra
do Mar) e por um trecho de 10 km entre P1-08 e P1-07 na Ferrovia do Aço.
Por interligar uma das principais regiões produtoras de minério de ferro em
Minas Gerais (Região de Itabirito e Congonhas do Campo) aos principais portos de
Rio de Janeiro e São Paulo, a MRS Logística S.A. tem forte participação no
transporte de carga de granéis em geral e principalmente o minério de ferro em
trens unitários pesados e longos.
Dessa forma, o principal fluxo de transporte da MRS está caracterizado pelo
movimento de cargas pesadas (até 32,5 ton/eixo) e de baixo valor agregado (minério
de ferro, carvão mineral, cimento, produtos siderúrgicos, etc) em pontos de carga e
descarga bem definidos, criando uma espécie de carrossel onde os trens circulam
num vai-e-vem constante e o mais possível ritmado, entre os pátios de
carregamento e os portos.
No caso específico do minério de ferro para exportação, os trens são carregados
(ver Figura 1.1) nos principais terminais das regiões de Minas Gerais, Terminal de
Olhos D´água, Sarzedo, Corrego do Feijão, Alberto Flores e Casa de Pedra no
Ramal do Paraopeba, Terminal de Andaime e Pátio do Pires na Ferrovia do Aço, e
circulam pela Ferrovia do Aço até Saudade, percorrem o trecho do Ramal de São
Paulo até Barra do Piraí, descem a Serra do Mar até o posto Km 64 e seguem pelo
Ramal do Brisamar até os portos de Sepetiba e Gauíba, onde os trens são
descarregados.
Os trens vazios então retornam (ver Figura1.2) pelo Ramal do Brisamar até o
Posto Km 64, sobem a Serra do Mar até Barra do Piraí e retornam aos pátios de
carregamento pela Linha do Centro e Ramal do Paraopeba.
24
Figura 1.2 – Fluxo do Minério Carregado
Figura 1.3 – Fluxo do Minério Vazio
25
Da mesma forma que a Empresa vem investindo em manutenção e aquisição de
novos ativos, a produção vem crescendo em função da demanda cada vez mais
crescente no país por transporte de qualidade e menor custo.
A Figura 1.3 a seguir mostra o gráfico da evolução da produção de transporte
em toneladas úteis no período de 2001 a 2005. Percebe-se claramente a curva
ascendente de atuação do transporte ferroviário oferecido pela MRS Logística S.A.
MRS Logística S.A. - Produção Anual Total - 1996 a 2005
120,00
TU x 1.000.000
100,00
80,00
60,00
40,00
20,00
0,00
Seqüência1
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
45,37
51,02
52,78
55,17
66,26
68,79
74,44
86,19
97,69
108,16
Figura 1.4 – Gráfico da evolução de transportes em Toneladas Úteis
de 1996 a 2005 na MRS Logística S.A. – Fonte: MRS Logística S.A.
Em 1997, primeiro ano da Empresa, a produção foi de 49,6 milhões de toneladas
úteis. Em 2004 a MRS transportou o equivalente a 98,0 milhões de toneladas úteis,
dobrando a produção realizada em 1997. Em 2005 a produção realizada foi de 108,1
milhões de TU´s e a previsão para o ano de 2010 é de realizar 230 milhões de TU´s,
mais que dobrando a produção realizada em 2005.
A contrapartida a este aumento colossal de produção seria o aumento, em
relação direta, dos ativos da Empresa. Entretanto, isto não acontece, principalmente
no que tange à via permanente, que não teve e nem deverá ter um aumento
substancial de vias duplicadas. A duplicação esperada para os próximos anos
26
deverá ser realizada somente no trecho entre Saudade, em Barra Mansa – RJ, e
Barra do Piraí - RJ (alguns quilômetros deste trecho já são duplicados hoje) e entre
o Posto Km 64, em Japerí – RJ, e o pátio de Brisamar em Itaguaí – RJ.
A estratégia que permitirá que a MRS chegue ao patamar de produção previsto
para 2010 reside na melhoria de produtividade dos ativos, sejam instalações fixas ou
material rodante. Para isto a Empresa adquiriu sistema de sinalização e controle de
tráfego de última geração que deverá permitir que os trens circulem cada vez mais
próximos uns dos outros.
O estreitamento de espaços entre trens tem uma conseqüência muito grave na
manutenção, principalmente da via permanente que, como vimos anteriormente,
necessita, geralmente, da concessão de intervalos operacionais para realizar suas
atividades. Como os trens circulam cada vez mais próximos, o “head-way”, ou tempo
entre trens de mesmo sentido, vai cada vez sendo menor e muitas das atividades
que poderiam ser realizadas neste intervalo, passam a ser impossíveis de ser
realizadas devido ao estreitamento do tempo entre composições. Para tanto, novos
procedimentos devem ser introduzidos, no caso específico desta monografia, para
limpeza de lastro. Como mostrado em SELIG e WATERS (1994), a ocorrência de
finos no lastro está diretamente relacionada com o aumento do tráfego ferroviário.
3 – ESTUDO DO AR COMPRIMIDO COMO ELEMENTO DE LIMPEZA DE
LASTRO
3.1 – DEFINIÇÃO DO MÉTODO PARA PESQUISA EM CAMPO
A forma mais instintiva imaginada para tentar demonstrar a eficácia de um
método é realizando experimentos e comparando os resultados obtidos com a
aplicação do método aos resultados obtidos sem a aplicação do mesmo.
É exatamente desta forma que este trabalho tenta mostrar que a utilização de ar
comprimido, soprado sobre o lastro, é um método eficaz de manutenção e limpeza
27
do mesmo, e que pode determinar aumento dos períodos de intervenções de
desguarnecimento.
A utilização de locomotivas para realizar o trabalho de soprar o lastro de forma a
verificarmos a eficácia do processo não se mostrou viável no escopo desta
monografia, visto que:
Considerando que estamos realizando um estudo de viabilidade, o custo
imaginado para preparação e instalação de equipamentos em uma
locomotiva seria elevado;
O conjunto de tipos de locomotivas existentes na MRS é bastante
diversificado, determinando projetos diferentes para cada tipo;
O número de locomotivas a ser equipadas também seria elevado,
multiplicando o custo muitas vezes;
Para obtenção de respostas em curto espaço de tempo, teríamos que
definir um pequeno trecho de via e soprar o mesmo em todas as
passagens de trens.
Assim, equipar muitas locomotivas, com dispositivo de custo elevado, para
realização de um simples estudo de viabilidade, tornou-se totalmente fora de
questão devido ao custo envolvido e ao tempo necessário para efetivação de
projeto, montagem, instalação e testes do processo.
Decidiu-se, então, definir um método de pesquisa que possa simular, da melhor
maneira possível, a seguinte situação:
Em um determinado ponto da via, sempre após a passagem de um trem,
soprar o lastro com ar comprimido à pressão entre 90 e 100 psi, durante um
período de tempo de 6 segundos,
e, ao final de um período, podermos comparar a quantidade de finos existentes
no lastro do trecho onde foi efetuado o sopramento e a quantidade de finos
28
existentes em lastro de condições semelhantes, onde não foi efetuado o
sopramento.
A pressão entre 90 e 100 psi foi considerada devido ao sistema pneumático das
locomotivas possuírem compressores capazes de armazenar ar a esta pressão.
O período de tempo de 6 segundos foi definido considerando que os trens da
MRS são, normalmente, equipados com 3 locomotivas que soprariam o lastro em um
determinado ponto por aproximadamente 2 segundos cada uma.
Dessa forma, foi preciso desenvolver uma metodologia para testar e avaliar o processo
de sopramento do lastro com ar comprimido que atendesse à seguintes condições:
Desenvolver (projetar, montar, instalar e testar) um equipamento automático que
percebe-se a passagem de um trem pela via e que, de alguma forma,
providenciasse a sopramento do lastro após a passagem do trem (a utilização de
pessoas para efetuar o sopramento do lastro demandaria a formação de equipe
para trabalhar 24 horas por dia, durante prazo estimado de 4 a 5 meses);
Definir um melhor local para instalação desse equipamento;
Garantir a semelhança de características e condições entre o lastro soprado e o
lastro não soprado;
Permitir a retirada de material para ensaio laboratorial em 3 ou 4 oportunidades
de forma que seja garantido que, a cada amostra retirada, o tempo de atuação do
soprador esteja acumulado desde o início dos testes;
Acompanhar e registrar os ensaios laboratoriais das amostras retiradas
comparando os resultados obtidos nas amostras sopradas e não sopradas.
3.2 – ESCOLHA DO LOCAL PARA ESTUDO DO LASTRO
A escolha do local para instalação do sistema para soprar o lastro foi bastante
trabalhosa, visto que algumas premissas tinham que ser, obrigatoriamente,
satisfeitas e outras deviam ser consideradas com facilitadoras nos processos de
montagem e de acompanhamento e coleta de amostras de lastro para ensaios.
29
Dentre as condições consideradas imprescindíveis, listam-se:
O local escolhido deveria contar com tráfego contínuo e constante de trens
com alta carga por roda. Sob este aspecto, ficaram eleitos os seguintes
possíveis trechos da MRS:
•
Ferrovia do Aço entre o P1-07 (São Bráz do Suaçuí) e o P2-14
(Saudade),
•
Linha de São Paulo entre Saudade e Barra do Piraí,
•
Linha da Serra do Mar entre Barra do Piraí e Posto Km 64 e
•
Ramal do Brisamar, entre Posto Km 64 e Brisamar.
Deveria ter infra-estrutura de eletricidade para permitir o acionamento do
motor, de relés, solenóides e válvulas elétricas do sistema de sopramento.
Era imprescindível ter acesso a informações do sistema de sinalização (CTC)
de modo a permitir o automatismo do sistema baseado em condições de ocupação e
desocupação de circuito de via.
O local deveria possuir um compressor de ar, ou permitir a instalação de um,
com capacidade equivalente aos sistemas existentes nas locomotivas.
O local deveria ter baixo índice de vandalismos, preferencialmente não ser
passagem para transeuntes, ou ter segurança garantida.
Dentre as condições consideradas desejáveis, relaciona-se:
Deveria ter altura de lastro entre 30 e 40 cm de forma a permitir uma análise
mais consistente dos resultados do experimento em função da distribuição da
carga no lastro e sub-lastro.
Deveria ter a menor distância rodoviária em relação a Juiz de Fora de forma a
evitar longas viagens, tanto na fase de implementação do sistema, como na
fase de acompanhamento e retirada de amostras.
Deveria ser um local em tangente de forma a distribuir igualmente pelo lastro,
a carga recebida de locomotivas e vagões.
Deveria ser um trecho de linha singela de forma a obrigar que todos os trens
passassem pelo local.
30
Deveria, preferencialmente, estar próximo a algum local aglutinador de
recursos, normalmente estruturas de manutenção.
Foram considerados e pesquisados 4 locais, que apresentaram as seguintes
características:
3.2.1 – PÁTIO P2-05:
O pátio P2-05 fica localizado na Ferrovia do Aço, entre as localidades de
Andrelândia e Arantina no estado de Minas Gerais (ver figura 3.1).
Figura 3.1 – Localização Esquemática do Pátio P2-05
Foi o primeiro local considerado para instalação e montagem do soprador de
lastro devido estar mais próximo a Juiz de Fora, por apresentar tráfego pesado e
contínuo de trens carregados de minério de ferro.
As figuras 3.2, 3.3 e 3.4 mostram fotos do local considerado.
31
Figura 3.2 – Foto panorâmica do Pátio P2-05
Figura 3.3 – Vista externa da sala de Equipamentos do Pátio P2-05
Figura 3.4 – Vista do lastro no local considerado para instalação do soprador
32
A escolha do pátio P2-05 era a mais indicada sob os seguintes pontos de vista:
Localização – proximidade de Juiz de Fora com tempo de viagem
aproximado de 1,5 horas;
Tráfego pesado e constante de trens de minério carregados;
Existência de sala de equipamentos de sinalização com infra-estrutura de
energia capaz de abrigar e operacionalizar um compressor de ar;
Fácil acesso ao sistema de sinalização;
Bom espaço para instalação do soprador de lastro.
Entretanto, apresentou as seguintes deficiências:
A obrigatoriedade de instalar o sistema em uma das duas linhas de um
pátio de cruzamento (devido à necessidade de estar próximo à sala de
equipamentos de sinalização) o que determinaria a “perda” de alguns trens
que trafegassem na linha não ensaiada;
A dificuldade de monitoração dos equipamentos instalados por ser local
ermo e sem circulação constante de ferroviários;
A possibilidade de incidência de vandalismos no sistema que o
colocassem em risco de acidentes;
A dificuldade de encontrar e alugar um compressor de ar que atendesse
às condições de pressão e volume de ar que pudesse ser instalado
internamente na sala de equipamentos. Para a geração de ar comprimido
a 90 psi e com volume suficiente para soprar o lastro por 6 segundos a
cada 15 minutos, o equipamento encontrado no mercado era oneroso e
ocupava muito espaço.
Principalmente devido à última condição exposta, tornou-se inviável a instalação
do soprador de lastro no pátio P2-05, havendo necessidade de avaliar novos locais.
3.2.2 – OFICINA DE VAGÕES DO PÁTIO DE PULVERIZAÇÃO:
33
Os outros 3 locais avaliados, por ordem de estudo, foram Pulverização, Barbará
e Volta Redonda. A figura 3.5 mostra um mapa esquemático de localização do pátio
de Pulverização na MRS.
Figura 3.5 - Localização Esquemática do Pátio de Pulverização
O fato determinante para colocar estes locais como novos pontos a serem
estudados reside no fato de que em todos eles já existia um compressor de ar
industrial, com capacidade para utilização pelo sistema, compressor este usado para
conserva dos vagões da MRS.
O pátio de Pulverização foi o primeiro a ser avaliado por ser o mais próximo de
Juiz de Fora entre os 3 considerados, e por estar localizado dentro da cidade de
Barra do Piraí, onde está instalada uma das maiores estruturas operacionais da
MRS. As figuras 3.6 e 3.7 dão uma visão do pátio de Pulverização e da Oficina de
Vagões.
34
Figura 3.6 – Vista geral do pátio de Pulverização
Figura 3.7 – Vista da Oficina de Vagões de Pulverização
Em Pulverização existe um compressor de ar de grande capacidade, conforme
pode ser visto nas figuras 3.8 e 3.9.
Figura 3.8 – Compressor de ar da Oficina de Vagões de Pulverização
35
Figura 3.9 – Vista da sala do compressor de ar da Oficina de Vagões de
Pulverização
A instalação do soprador de lastro no pátio de Pulverização, ao final das
avaliações, não foi considerada satisfatória pelos seguintes motivos:
Existem 8 linhas a serem transpostas entre a sala do compressor de ar e a
linha principal do pátio, local onde seria possível instalar o soprador (ver
figura 3.10);
Figura 3.10 – Linhas do Pátio de Pulverização
A caixa de locação com os equipamentos de sinalização fica a
aproximadamente 600 metros do local projetado para instalação do
soprador (ver figura 3.11);
36
Figura 3.11 – Caixa de Locação de Sinalização do Pátio de Pulverização
Lastro muito alto (aproximadamente 80 cm)
Normalmente, o tráfego de trens de minério carregados é feito pela
segunda linha do pátio, o que iria prejudicar a aplicação de carga no ponto
de ensaio do lastro.
3.2.3 – CONSERVA DE VAGÕES DO PÁTIO DE BARBARÁ:
O terceiro local a ser visitado e avaliado quanto a possibilidade de uso para
instalação do equipamento soprador de lastro foi o pátio de Barbará na localidade de
Barra Mansa – RJ.
A figura 3.12 mostra um mapa esquemático com a localização do pátio de
Barbará na MRS.
37
Figura 3.12 – Localização Esquemática do Pátio de Barbará
As figuras 3.13, e 3.14 mostram vistas gerais do pátio de Barbará.
Figura 3.13 – Vista da entrada inferior do Pátio de Barbará
38
Figura 3.14 – Pátio de Barbará – Local considerado para instalação do soprador de
lastro
No pátio de Barbará funciona uma estrutura de conserva de vagões (ver figura
3.15) e, para atender esta estrutura, existe também um compressor de ar industrial
com capacidade para realização dos testes do soprador de lastro.
Figura 3.15 – Visão do galpão da Conserva de Vagões no pátio de Barbará
Após análise das condições para implantação do equipamento no pátio de
Barbará, algumas características definiram pela não utilização deste local, quais
sejam:
39
Existem 5 linhas a serem transpostas entre o compressor de ar e a
primeira linha do pátio;
Existe uma distância razoável (aproximadamente 700 metros) entre a
caixa de locação e o local escolhido para instalação do soprador de lastro;
Este foi o local mais afastado de Juiz de Fora, entre os locais visitados.
3.2.4 – CONSERVA DE VAGÕES DO PÁTIO DE VOLTA REDONDA:
O quarto e último local a ser visitado e avaliado quanto a possibilidade de uso
para instalação do equipamento soprador de lastro foi o pátio de Volta Redonda, na
localidade de mesmo nome, no Estado do Rio de Janeiro.
A figura 3.16 mostra um mapa esquemático com a localização do pátio de Volta
Redonda na MRS.
Figura 3.16 – Localização Esquemática do Pátio de Volta Redonda
40
Apesar de apresentar o inconveniente de alguns trens carregados trafegarem
pela segunda linha do pátio, Volta Redonda se mostrou bastante razoável como
local para implementação do soprador de lastro.
O local escolhido (ver figuras 3.17, 3.18 e 3.19) possui boa infra-estrutura, com
equipe de conserva de vagões em escala de 24 horas, segurança em tempo
integral, o local é interno ao pátio e fechado da comunidade por muros, não
permitindo a passagem de transeuntes.
É local de passagem constante de trens carregados de minério de ferro,
produtos siderúrgicos e carga geral. Possui sistema industrial de ar comprimido para
manutenção de vagões, com fácil acesso. Possui espaço suficiente ao lado da via
para instalação do soprador de lastro sem interferências com outras vias ou com
pedestres e colaboradores andando ao lado da ferrovia.
O lastro tem altura média de 50 cm e os trilhos estão em bom estado de
conservação.
Pesou contra o local, a longa distância a ser lançada de cabo para interligar o
sistema do soprador ao sistema de sinalização do tráfego.
Figura 3.17 – Vista parcial da Estação de Volta Redonda – Conserva de Vagões
41
Figura 3.18 – Local escolhido para instalação do soprador de lastro
Figura 3.19 – Tubulação de ar comprimido para manutenção de vagões
3.3 – O SOPRADOR DE LASTRO
A viabilidade da utilização de ar comprimido como elemento de manutenção de
lastro baseia-se na possibilidade da utilização do excedente de ar comprimido das
locomotivas para realização deste trabalho durante a operação normal da ferrovia.
Duas premissas eram importantes para a realização deste trabalho, quais sejam:
42
Como não é possível a implementação de um sistema de acumulação e
aplicação de ar comprimido em cada uma das locomotivas da Empresa, foi
necessário idealizar uma forma de simular a aplicação do ar comprimido
como se fossem locomotivas circulando e soprando o lastro após a
passagem de um trem;
Como o ensaio de lastro em vários pontos da ferrovia torna-se inviável, foi
necessário idealizar uma forma de realizar a simulação de aplicação do ar
comprimido em um único local da ferrovia, local este que será usado como
padrão para todo o restante do trecho.
Então, tornava-se necessário encontrar uma forma de simular a aplicação de ar
comprimido em um local específico da ferrovia, a cada passagem de trem pelo local,
de forma sistemática e constante de forma a criar, pelas aplicações repetidas do ar
comprimido sobre o lastro, uma massa de amostras capazes de indicar a eficácia, ou
não, do método como instrumento de manutenção.
A primeira idéia foi, então, a realização do trabalho de sopragem do lastro de
forma manual, com a contratação e treinamento de pessoas que iriam, a cada
passagem de trem, realizar a sopragem do lastro, conforme padrão a ser informado.
Esta idéia não foi considerada em função de:
Seria necessário a contratação de pelo menos 4 pessoas para trabalharem
em regime de escala, visto que os trens circulam 24 horas por dia;
custo
mensal
advindo
desta
contratação
seria
bastante
elevado,
inviabilizando o estudo;
A possibilidade de haver acidentes envolvendo as pessoas que estivessem
trabalhando ao lado da malha ferroviária era considerável;
A incerteza de que o trabalho de sopragem do lastro estivesse sendo feito de
forma sistemática e constante, conforme o estudo requeria, visto que
43
pessoas, mesmo treinadas, estão sujeitas a erros na realização do trabalho,
seja por falta de instrução, seja por falta de envolvimento com os resultados.
Surgiu, então, uma idéia de automatizar o processo de sopragem do lastro
baseado em equipamentos e circuitos de comando de cancelas de passagens em
nível. A idéia era utilizar o motor de uma cancela de passagem em nível e uma
central de comando que estaria ligada ao sistema de sinalização normal da ferrovia,
adquirindo, desta forma, informação quanto à passagem de trens pelo local dos
ensaios. A figura 3.20 abaixo é um desenho da idéia de montagem do soprador do
lastro na via, pensado para ser instalado inicialmente no pátio P2-05.
Figura 3.20 – Idéia original de montagem do soprador de lastro em relação à via
A partir da percepção da passagem de um trem pelo local dos ensaios, a central
de comando acionaria o motor da cancela que abaixaria um quadro metálico
equipado com mangueiras e bicos sopradores ligados ao sistema do compressor de
ar. O sistema, então, sopraria o ar comprimido sobre o lastro e, por efeito de
gravidade, retornaria à posição de repouso, ou seja, posição vertical.
3.3.1 – O PROJETO DO SOPRADOR DE LASTRO
Tendo resolvido pela construção de um equipamento para soprar o lastro e
assim criar massa amostral para ensaios laboratoriais, foi desenvolvido um primeiro
44
anteprojeto com as idéias básicas dos circuitos elétricos, do quadro de sopramento e
da instalçao do equipamento sobre a ferrovia.
A figura 3.21 abaixo, mostra um primeiro projeto para o quadro de sopramento a
ser instalado em lugar da barreira de PN.
Figura 3.21 – Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Geral
Inicialmente, o quadro teria 5 ramos de sopramento de ar comprimido
possibilitando a retirada de até 10 amostras sucessivas, sendo 5 amostas sob o
trilho direito e 5 amostras sob o trilho esquerdo.
Posteriormente, devido ao peso muito elevado apresentado pelo quadro
metálico, foram reitrados 2 ramos e o quadro permanenceu com 3 ramos
disponíveis, possibilitando a retirada de até 6 amostras.
As figuras 3.22 e 3.23 mostram os desenhos com a vista superior e com a vista
inferior contendo as medidas projetadas para o quadro de sopramento do lastro, em
45
função das distâncias entre dormentes, distância entre trilhos e distância do mastro
de fixação do motor de cancela ao eixo da ferrovia.
Figura 3.22 – Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Superior
Figura 3.23 – Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Inferior
46
As Figuras 3.24 e 3.25 mostram as projeções longitudinal e transversal do
quadro inicialmente projetado para soprar o lastro.
Figura 3.24 – Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Longitudinal
Figura 3.25 – Projeto do quadro de sopramento de lastro – Vista Transversal
A partir deste primeiro anteprojeto do quadro para sopramento do lastro, uma
empresa metalúrgica foi contratada e, baseado nas medidas informadas nos
desenhos mostrados anteriormente, projetou e criou um quadro para suportar as
mangueiras e bicos sopradores.
Este quadro foi fabricado utilizando barras de metalon para o conjunto do quadro
especificamente e chapas de aço para as peças de interligação ao motor da cancela
e suporte dos elementos.
As fotos das figuras 3.26 e 3.27 mostram o quadro fabricado para ser conectado
ao motor da cancela de PN e suportar os equipamentos de sopragem do lastro.
47
Figura 3.26 – Quadro de suporte de mangueiras e bicos sopradores – Foto 1
Figura 3.27 – Quadro de suporte de mangueiras e bicos sopradores – Foto 2
48
Após a construção do quadro metálico, o mesmo foi encaminhado a uma
empresa especializada em sistemas hidráulicos e pneumáticos para montagem das
mangueiras e bicos sopradores.
O projeto pneumático foi responsabilidade da empresa contratada e ficou
desenvolivdo da seguinte forma:
Uma mangueira principal, que se ligaria ao sistema de ar comprimido
existente na conserva de vagões de Volta Redonda e que supriria de ar as
mangueiras dos ramos montados no quadro de sopragem do lastro. Esta
mangueira é de plástico reforçado com diâmetro de ¾”.
Entre o ponto de engate com o sistema de ar comprimido e a distribuição
pelos ramos do quadro de sopragem, foi inserido um condensador para
eliminar umidade e impurezas no ar a ser soprado no lastro, um manômetro
para indicar a pressão do ar no encanamento e um válvula eletromecânica
para comandar a expulsão do ar no sistema a partir dos comandos gerados
na central de controle do sistema.
Nos ramos do quadro de sopragem do lastro foram inseridas mangueiras de
plástico reforçado de ¼” para distribuição do ar para os bicos sopradores.
Os bicos sopradores são de latão ou aço e têm furos com diâmetro de 1/16”.
O desenho da figura 3.28 é um esquema de montagem do conjunto pneumático
do sistema projetado.
Figura 3.28 – Esquema de montagem do conjunto pneumático
49
As fotos das figuras 3.29, 3.30, 3.31 e 3.32 mostram o trabalho de montagem e
detalhes do sistema pneumático instalado junto ao quadro metálico.
Figura 3.29 – Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – vista geral
Figura 3.30 – Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – mangueiras e
bicos
50
Figura 3.31 – Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – detalhe da
amarração
Figura 3.32 – Montagem do sistema pneumático no quadro metálico – detalhe do
bico soprador
51
Enquanto eram construidos o quadro metálico e montadas as mangueiras e
bicos sopradores, era desenvolvido, em paralelo, o projeto dos circuitos de
acionamento e controle do dispositivo na via.
O primeiro projeto do circuito de controle e supervisão dos processos de
verificação de presença de trem, acionamento do motor da cancela, acionamento da
válvula eletromagnética para liberação do ar comprimido e retorno à posição de
repouso do motor da cancela, considerou a utilização de um controlador lógico
programável para executar algumas funções lógicas e de temporização do processo,
alguns relés para acionamento e recepção de informações externas e fontes para
alimentação do sistema.
Dois problemas inicialmente tiveram que ser solucionados para execução do
projeto do soprador de lastro, a partir da decisão de utilizar um conjunto de
acionamento de barreira de passagem em nível, quais sejam:
O primeiro problema era a necessidade de criação de uma lógica de
acionamento e controle do equipamento, baseado em CLP (Controlador
Lógico Programável) que verificasse as possibilidades de falha e tentasse
corrigir estas possibilidades, evitando, desta forma, acidentes por operação
inadequada do sistema de cancela e quadro metálico/sopradores.
O segundo problema era a necessidade de inversão da lógica de
funcionamento do motor da cancela de PN, visto que nos circuitos de
passagens em nível, a barreira cai para a posição horizontal por ação da
gravidade sobre o conjunto da barreira e retorna à posição vertical por
atuação do motor, ou seja, exatamente o contrário do que necessitávamos.
O primeiro problema foi resolvido incluindo duas lógicas de segurança no
software do CLP que controla o acionamento do sistema.
A primeira lógica faz uma temporização na desocupação do circuito de via
garantido que se esta desocupação for por pouco tempo (t<30 segundos) o sistema
52
é resetado e não aciona o motor da cancela. Isto é feito para garantir a integridade
do sistema no caso de passagem de veículos leves pelo trecho, veículos estes que
impingem dificuldades de percepção de sua presença no sistema de sinalização
baseado em circuitos de via.
A segunda lógica garante que, após 15 segundos de acionamento do motor da
cancela, terminado ou não o processo de sopragem do lastro, é cortada a
alimentação elétrica para o sistema da cancela, fazendo com que a mesma retorne à
posição de repouso.
Este processo de temporização garante que não haverá, de forma alguma, a
possibilidade de o conjunto do quadro metálico e sopradores ficarem na posição
horizontal sobre a via, em caso de falha de algum dispositivo do sistema.
O segundo problema foi resolvido, após vários tentativas de inversões de
circuitos elétricos nos controles do sistema da cancela, simplesmente invertendo os
lados dos braços no eixo do motor da cancela, fazendo com que os mesmos
girassem no sentido de descida por meio de acionamento do motor e girassem no
sentido de subida por meio de ação da gravidade sobre o contrapeso.
Os desenhos das figuras 3.33 e 3.34 a seguir representam o primeiro
anteprojeto considerando os circuitos de supervisão e controle do sistema.
53
Figura 3.33 – Esquema do projeto de supervisão e controle do sistema –
Alimentação dos circuitos
O TBA é o borne de terminais para entrada e saída de informações da caixa de
equipamentos (caixa 1) e para distribuição interna de funções lógicas do sistema.
O TBB é o borne de terminais para distribuição das fontes de alimentação do
sistema, B10 e N10 para a fonte de 12V e, B24 e N24 para a fonte de 24V.
O TBC é o borne de terminais para recebimento das informações de circuito de
via e para entrada da fonte externa de 110 Vac (BX110 e NX110).
As fontes de 12Vcc e de 24 Vcc são fontes chaveadas que recebem 110 Vac e
fornecem 13,0 Vcc e 24,0 Vcc respectivamente. A fonte de 12 Vcc mantém uma
bateria automotiva de 60 Ah em flutuação.
54
Os disjuntores DJ1, DJ2, DJ3, DJ4, DJ5 e DJ6 são incluídos no circuito para
proteção do sistema contra sobrecargas e sobrecorrentes.
Figura 3.34 – Esquema do projeto de supervisão e controle do sistema – Lógica de
controle e supervisão
O desenho da Figura 3.34 representa o esquema lógico de funcionamento do
sistema, mostrando as funções realizadas por cada relé e pelo controlador lógico
programável (CLP). A seguir vamos detalhar as funções e atuações de cada um dos
elementos do circuito representado na figura 3.34.
O relé MTPR recebe alimentação diretamente dos circuitos de sinalização de
campo e é responsável por verificar a existência de trem no circuito de via onde se
encontra o soprador de lastro, circuito de via MT do pátio de Volta Redonda. Foi
usado um relé de fabricação da Union & Switch, modelo DN-22 com bobina de 1.000
ohms e dois contatos HFB. O relé MTPR pode assumir as seguintes condições:
55
Energizado (ou operado, ou imantado) quando não existe trem sobre o
circuito de via MT. Neste caso, dizemos que o circuito de via está livre, a
armadura do relé está atracada, os contatos F (Front) do relé estão com
função lógica 1 e os contatos B (Back) estão com função lógica 0.
Desenergizado (ou desoperado, ou desimantado) quando houver um trem
sobre o circuito de via MT. Neste caso, dizemos que o circuito de via está
ocupado a armadura do relé está livre, os contatos F (Front) estão com
função lógica 0 e os contatos B (Back) estão com função lógica 1.
Na situação de repouso o circuito de via é considerado livre e, portanto, o relé
MTPR deve estar operado, conforme mostra a figura 3.34.
Como o relé MTPR está operado, uma tensão de 24Vcc é aplicada na entrada
E0.0 do controlador lógico programável (CLP), informando ao mesmo que não há
trem no circuito de via MT, ou seja, o circuito de via MT está livre.
Quando um trem ocupa o circuito e o relé MTPR desopera e a tensão de 24Vcc
que era aplicada ao ponto E0.0 passa a ser aplicada ao ponto de entrada E0.1 do
CLP. Isto informa ao CLP que um trem ocupou o circuito de via MT.
Ao ser novamente operado o relé MTPR, o sistema torna a receber a tensão de
24Vcc no ponto E0.0 do CLP e isto informa ao mesmo que o trem que ocupava o
circuito de via, não mais está sobre o mesmo.
Para garantir a segurança de operação do motor da cancela somente quando o
trem realmente estiver fora do circuito e, considerando que veículos leves sobre a
via costumam “sumir” por alguns instantes (o circuito de via livra, mesmo com a
presença do veículo sobre o mesmo), o CLP está programado para temporizar a
operação do motor da cancela somente 30 segundos após o trem ter deixado o
circuito de via MT livre.
56
Após a verificação de segurança quanto ao trem ter deixado o circuito, o CLP irá
acionar a saída S0.0 que energiza e opera um outro relé, o relé XR. O relé XR
também é um relé de fabricação da Union & Switch, modelo DN-22 com bobina de
1000 ohms, e é responsável por comandar a operação do motor da cancela de PN.
Como o relé DN-22 opera, normalmente, com tensões aproximadas de 12 a 13 Vcc
foi inserido um resistor de 820 ohms para garantir a queda de tensão da fonte de 24
Vcc.
Além de energizar o relé XR, o CLP, através de sua saída S0.1, aciona e opera
o relé chamado LXR. Este relé é semelhante ao relé XR e tem por objetivo
comandar o acionamento de um solenóide de travação da cancela, solenóide este
que permite o giro do motor em um determinado sentido mas trava o retorno do eixo,
no outro sentido.
O conjunto do motor da cancela possui 8 palhetas metálicas que, através de
camus, abrem e fecham contatos elétricos em função do ângulo do posicionamento
da cancela. Algumas desta palhetas são usadas para comandar o motor da cancela
e outras são usadas para definir o posicionamento do conjunto de barreira da PN em
relação à posição horizontal ou vertical.
Dessa forma, quando o relé XR é operado, através de seus contatos 1F e 2F
são energizadas as palhetas 4 e 5 do conjunto da cancela. No circuito interno do
conjunto da cancela, os contatos (ou palhetas) 4 e 5 proporcionam a energização da
armadura e campo do motor da cancela, fazendo com que o mesmo passe a girar
um eixo que faz com que a barreira da PN (no nosso caso o quadro de sopragem do
lastro) saia da posição vertical e passe para a posição horizontal.
A palheta de indicação 1 informa ao CLP através da entrada E0.2 que o quadro
de acionamento já está na posição horizontal. Neste momento o CLP corta a
alimentação do relé XR, mas mantém operado o relé LXR que opera o solenóide de
travação da cancela.
57
Além de cortar a saída S0.0 que desopera o relé XR, o CLP aciona a saída S0.2
que opera o relé VR. O relé VR é semelhante aos relés XR e LXR e é responsável
por operar eletricamente a válvula de abertura pneumática do sistema, permitindo a
passagem do ar comprimido pela mangueira principal do sistema.
Como o trem mais comum que passa pelo local de instalação do soprador
possui 3 locomotivas e, considerando que cada locomotiva iria soprar o lastro por
aproximadamente 2 segundos durante sua passagem pelo local, o acionamento do
relé VR foi programado no CLP para ser realizado durante 6 segundos.
Dessa forma, o ar comprimido é soprado sobre o lastro por 6 segundos,
simulando a passagem de um trem com 3 locomotivas.
Após os 6 segundos de acionamento do relé VR, o mesmo é desoperado
causando o término do processo de sopragem do lastro. É também desoperado o
relé LXR que, desta forma, desopera também o solenóide de travação do conjunto
da cancela.
Uma vez liberado o solenóide, o eixo do motor fica livre e, por ação da gravidade
sobre o contrapeso do conjunto da cancela, o quadro retorna à posição vertical.
O sistema fica assim preparado para uma nova ocupação do circuito MT e,
dessa forma, reiniciar todo o processo. A figura 3.35 a seguir mostra uma foto da
caixa montada para controle de todo o processo. No lado superior esquerdo pode
ser visto o CLP utilizado para controle do soprador.
58
Figura 3.35 – Foto da caixa de controle do soprador de lastro
A figura 3.36 a seguir mostra o interior do conjunto de acionamento da cancela
com seus componentes.
Figura 3.36 – Foto do conjunto de acionamento de cancela
59
As figuras 3.37 e 3.38 abaixo mostram o diagrama ladder de programação do
CLP da caixa de supervisão e controle.
Figura 3.37 – Diagrama Ladder do CLP – Página 1
Figura 3.38 – Diagrama Ladder do CLP – Página 2
60
A figura 3.39 a seguir mostra o fluxograma do diagrama ladder usado no CLP
para controle do processo de sopragem do lastro.
Figura 3.39 – Fluxograma do Diagrama Ladder
61
3.3.2 – MONTAGEM E INSTALAÇÃO DO SOPRADOR DE LASTRO
A montagem e instalação do soprador de lastro no pátio de Volta Redonda teve
início em 10 de abril de 2006. Basicamente os trabalhos de montagem e instalação
foram divididos em:
Montagem e instalação do conjunto do motor da cancela em base de
concreto ao lado da via permanente
Montagem e instalação da caixa de supervisão e controle do sistema
Lançamento e ligação de cabo de controle para interligar a caixa de
controle do soprador à caixa do sistema de controle da sinalização
ferroviária
Lançamento e ligação de cabo de alimentação de energia para a caixa de
controle do soprador
Montagem e ligação do conjunto pneumático a partir do sistema existente
e que atende à conserva de vagões
Montagem e ligação do quadro metálico, mangueiras e bicos sopradores.
Interligação elétrica e pneumática do conjunto da cancela ao conjunto da
caixa de controle
Realização de testes, ajustes finais e colocação em operação.
O processo de montagem do conjunto do motor da cancela é o mais pesado de
todos pois é necessário abrir uma cava ao lado da via para inserir uma base de
concreto com peso suficiente para suportar as solicitações de carga provenientes do
conjunto do soprador. Após a montagem da base é necessário afixar o mastro onde
62
será instalado o motor da cancela. Com o mastro devidamente fixado na base de
concreto pode-se fixar o conjunto do motor da cancela no mastro.
As figuras 3.40, 3.41 e 3.42 ilustram o processo de montagem do conjunto do
motor da cancela.
Figura 3.40 – Fixação do mastro do soprador (1)
Figura 3.41 – Fixação do mastro do soprador (2)
63
Figura 3.42 – Fixação do mastro do soprador (3)
O processo de montagem e instalação da caixa de supervisão e controle do
sistema exige um conhecimento técnico de eletrotécnica mais avançado. O trabalho
foi realizado abrigando e instalando os equipamentos em uma caixa metálica de aço
de 1,0 x 1,0 x 0,4 metros (A x L X P).
A caixa foi instalada próxima ao ponto de tomada do sistema pneumático e tem
como interface externa um cabo interligado à caixa de sinalização do CTC, um cabo
interligado ao conjunto do motor da cancela, um cabo de alimentação de energia,
uma mangueira de entrada de ar comprimido interligada ao sistema da conserva de
vagões e uma mangueira de saída do ar comprimido interligada ao conjunto
pneumático dos bicos sopradores (quadro metálico).
As figuras 3.43 e 3.44 ilustram a montagem da caixa de supervisão e controle do
soprador.
64
Figura 3.43 – Montagem da caixa de supervisão e controle do soprador (1)
Figura 3.44 – Montagem da caixa de supervisão e controle do soprador (2)
Após as montagens do mastro e conjunto do motor de cancela, da caixa de
supervisão e controle do soprador e dos lançamentos e ligações dos cabos externos
à caixa, foi feita a montagem e ajuste do conjunto do quadro metálico e dos conjunto
65
pneumático, inclusive a ligação ao sistema de ar comprimido da conserva de
vagões.
As figuras 3.45, 3.46, 3.47 e 3.48 ilustram a fase de montagem final do soprador
de lastro, com a colocação do quadro metálico e das peças do conjunto pneumático.
Figura 3.45 – Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (1)
Figura 3.46 – Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (2)
66
Figura 3.47 – Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (3)
Figura 3.48 – Montagem do quadro metálico e sistema pneumático (4)
67
As figuras 3.49, 3.50, 3.51, 3.52, 3.53, 3.54, 3.55, 3.56, 3.57, 3.58, 3.59 e 3.60
dão uma visão geral da montagem dos vários elementos do conjunto do projeto,
após os términos dos ajustes e logo antes do início em operação.
Figura 3.49 – Quadro montado com mangueiras e bicos sopradores
Figura 3.50 – Visão lateral do conjunto do soprador
68
Figura 3.51 – Visão da caixa de controle
Figura 3.52 – Visão da cancela na posição horizontal
Figura 3.53 – Visão do conjunto do soprador retornando à posição vertical
69
Figura 3.54 – Visão do quadro metálico, mangueiras e bicos na posição horizontal
Figura 3.55 – Caixa de supervisão e controle – visão dos equipamentos
Figura 3.56 – Manômetro de medição de pressão do sistema
70
Figura 3.57 – Conjunto do soprador na posição horizontal – Visão lateral
Figura 3.58 – Conjunto do soprador com a caixa de controle ao fundo
Figura 3.59 – Conjunto do soprador com a caixa de controle ao fundo
71
3.3.3 – SUBSTITUIÇÃO E PREPARAÇÃO DO LASTRO
De forma a poder ter um universo de amostras semelhantes e que permitissem a
comparação de resultados entre o trecho soprado e o trecho não soprado do lastro,
foi necessário desguarnecer todo o lastro existente no local da realização dos testes
e a inserção de lastro totalmente novo.
Assim, em um trecho de aproximadamente 8 metros o lastro existente foi
retirado e colocado lastro novo. Uma parte do lastro novo colocado está na
abrangência do soprador de lastro e outra parte está fora da abrangência do
soprador.
Isto foi necessário para se manter as mesmas condições iniciais do experimento
para o lastro a ser soprado e para o lastro que não será soprado e que servirá como
parâmetro de comparação.
As figuras 3.60, 3.61, 3.62, 3.63, 3.64 e 3.65 mostram o trabalho de substituição
do lastro no local do experimento.
Figura 3.60 – Início do trabalho de substituição do lastro
72
Figura 3.61 – Lastro retirado no lado direito da via
Figura 3.62 – Visão do trecho de substituição do lastro
73
Figura 3.63 – Visão do trecho de substituição do lastro
Figura 3.64 – Lançamento do lastro novo na via
74
Figura 3.65 – Distribuição do lastro novo na via
Durante os trabalhos de substituição do lastro, chamou a atenção a péssima
qualidade do lastro que foi lançado na via. A quantidade de finos (areia e terra)
existente no lastro descarregado dos vagões foi muito grande comprometendo, já no
lançamento do lastro novo, a qualidade da via.
As figuras 3.66 e 3.67 ilustram a condição de finos no lastro lançado no local dos
experimentos.
Figura 3.66 – Quantidade de finos no lastro lançado no local do experimento (1)
75
Figura 3.67 – Quantidade de finos no lastro lançado no local do experimento (2)
3.4 – ENSAIOS REALIZADOS E RESULTADOS OBTIDOS
O soprador de lastro iniciou sua operação definitiva no dia 05 de maio de 2006.
A partir desta data, o lastro não pôde mais ser mexido ou alterado no trecho do
experimento. A cada recolhimento de amostras, os locais onde foram recolhidas as
amostras foram desconsiderados e, a partir de então foi fechado o sopramento de ar
comprimido sobre esses pontos.
Foram realizadas quatro retiradas de materiais, em quatro datas separadas
aproximadamente por um mês entre elas, que serviram como amostras para
realização de ensaios laboratoriais.
A primeira amostragem foi feita exatamente no dia em que foi lançado o lastro
novo sobre a via, no local do experimento. Uma amostra deste lastro foi recolhida e
enviada ao laboratório do IME para realização de ensaios granulometria, abrasão
Los Angeles e tenacidade Trenton. Esta primeira amostra foi retirada sem considerar
a parte soprada ou não soprada, visto que serviria para criar um parâmetro inicial do
lastro utilizado.
76
Os três recolhimentos de amostras que se seguiram, foram feitos conforme o
desenho esquemático da figura 3.68 abaixo, que serviu de base para identificação
das amostras retiradas.
Figura 3.68 – Esquema de retirada e identificação de amostras
77
A identificação da amostra utiliza a letra S ou N para identifica a amostra como
Soprada ou Não soprada, um dígito seqüencial de 1 a 3, identificando a data da
retirada (ou seqüência de retirada) da amostra, e, a letra A ou B para identificar se a
amostra retirada estava entre dormentes (A) ou sob dormente (B).
Dessa forma, a amostra identificada como S2-A se referencia ao material
retirado na segunda coleta de amostras, na área soprada do lastro e na região entre
dormentes.
3.4.1 – PRIMEIRO ENSAIO
A primeira amostra retirada, considerando o lastro inicial, apresentou os
seguintes resultados aos ensaios aplicados:
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSADO:
REGISTRO:
AMOSTRA:
Aluno
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1 1/4"
32
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
Prato
Total
DATA: 15/06/06
VISTO:
OPERADOR:
Material
Retido (g)
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0
3244
4200
8811
2847
186
0
0
0
710
19998
0,0
16,2
21,0
44,1
14,2
0,9
0,0
0,0
0,0
3,6
100
0,0
16,2
37,2
81,3
95,5
96,4
96,4
96,4
96,4
64
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
6,16
Módulo de Finura
Tabela 3.01 – Resultado de Ensaio de Granulometria – Primeira Amostra
78
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE
ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
Interessado:
Amostra:Aluno
Data:15/06/06
Operador:
Cálculo:
Visto:
Ensaio de Tenacidade de Rocha "TRETON"
5/8" < Material < 3/4"
Nº
Peso amostra
Fragmentos
mais cápsula(g)
21
185,9
Material Retido na Peneira Nº 12
Peso amostra
Peso
mais cápsula(g)
cápsula(g)
130,3
77,5
Peso
cápsula(g)
77,5
Peso
Amostra inicial(g)
108,4
Peso
Amostra final(g)
52,8
Resistência ao
choque (%)
51,3
Tabela 3.02 – Resultado de ensaio de Tenacidade Treton – Primeira Amostra
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
Interessado:
Amostra:
Aluno
Data:15/06/06
Operador:
Cálculo:
Visto:
DESGASTE DE AGREGADO POR ABRASÃO "LOS ANGELES"
Amostra
1
Graduação
da Amostra
B
Número
de Esferas
12
Peso total da Peso total Amostra
Amostra seca
após o ensaio
5000
2425,5
Desgaste
(%)
51,5
Obs:
Tabela 3.03 – Resultado de ensaio de desgaste por abrasão Los Angeles – Primeira
Amostra
79
Sobre a primeira amostra foram realizados ensaios de resistência à abrasão Los
Angeles e ensaio de tenacidade de rocha Treton de forma a definir a qualidade do
material utilizado no experimento.
O parecer, segundo a equipe de Engenharia de Via Permanente da MRS, acerca
dos resultados obtidos nos ensaios das amostras colhidas é:
Conclusão: Apesar no material ser aprovado no ensaio granulométrico, o
desgaste determinado está maior que 50%. Para ABNT, o limite máximo
tolerável é de 40%. Um lastro de resistência ideal deve apresentar um desgaste
próximo a 25%. A amostra testada no Impacto Treton apresentou baixa
tenacidade, gerando desagregações e interferindo na distribuição granulométrica
pré-fixada para o lastro. O ideal seria que o peso da amostra retida na peneira
12 fosse de no mínimo 164,2 g incluindo o peso da cápsula, gerando um
percentual máximo de 20%.
Como pode-se observar, o lastro utilizado não tem boa qualidade, apesar de
que, para fins do experimento, a baixa resistência à abrasão e a baixa resistência ao
choque mostrada no ensaio de Trenton abreviam os resultados devido ao fato de o
lastro apresentar menor capacidade de suportar as cargas e, desta maneira,
apresentar a geração de finos mais rapidamente.
3.4.2 – SEGUNDO ENSAIO
A segunda amostragem (primeira a ser feita após o início do sopramento do
lastro) foi feita cerca de 1,5 meses após o início do processo de sopramento do
lastro.
As amostras foram retiradas em 16 de junho de 2006, foram identificadas como
N1-A, N1-B, S1-A e S1-B, e apresentaram os seguintes resultados nos ensaios de
granulometria.
80
MINISTÉRIO DO EXÉRCITO
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PÔR PENEIRAMENTO
OBRA:
VISTO:
OPERADOR:
DATA: 02/08/06
AMOSTRA
N1-A
Amostra Total Seca
Amostra Total
Úmida (g)
Retido n0 10 (g)
Passando N0 10 Úmida (g)
15.000
14537,80
462,20
Água (g)
Passando N0 10 Seca (g)
Amostra Total
Seca (g)
Umidade Higroscópica
99
Peso Cápsula No
(g)
75,1
Cápsula e Solo Úmido (g)
230,01
Cápsula e Solo Seco (g)
229,77
Solo Seco
(g)
154,67
Água
(g)
0,24
Umidade Higroscópica(%)
0,16
Cápsula N0
0,72
461,48
Resumo Granulometria (%)
96,77
Pedregulho (>2,0mm)
Areia Grossa
4,8 - 2,0mm
0,15
Areia Média
2,0 - 0,42mm
0,47
Areia Fina
0,42 - 0,074mm
Silte+Argila(<0,074mm)
14.999,2
8
Fator de Correção
0,9985
Total ........................
0,63
1,98
100,00
PENEIRAMENTO
% Que Passa da
Peneiras
Peso (g)
Material Retido
% Amostra Total
%
Acumulada
Amostra Total
Peneiras
(mm)
3 pol
2 pol
1 1/2 pol
1 pol
3/4 pol
3/8 pol
0
N 4
0
N 10
0
N 16
0
N 30
0
N 40
0
N 50
0
N 100
0
N 200
0,00
1619,00
5453,00
5386,00
1350,00
634,00
73,40
22,40
8,20
23,60
39,30
47,80
39,60
6,70
0
11
36
36
9
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11
47
83
92
96
97
97
97
97
97
98
98
98
100
89
53
17
8
4
3
3
3
3
3
2
2
2
76,2
50,8
38,1
25,4
19,1
9,5
4,8
2,0
1,2
0,6
0,42
0,30
0,15
0,074
Tabela 3.04 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-A
81
MINISTÉRIO DO EXÉRCITO
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PÔR PENEIRAMENTO
OBRA:
VISTO:
AMOSTRA
OPERADOR:
DATA: 02/08/06
N1-B
Amostra Total Seca
Umidade Higroscópica
Resumo Granulometria
(%)
Cápsula N0
Amostra Total
Úmida (g)
o
(g)
15.000 Peso Cápsula N
0
Retido n 10 (g)
14181,90 Cápsula e Solo Úmido (g)
Passando N0 10 Úmida (g)
818,10 Cápsula e Solo Seco (g)
Água (g)
Solo Seco
Passando N0 10 Seca (g)
Amostra Total
Seca (g)
(g)
Água
(g)
1,90
816,20 Umidade Higroscópica(%)
110
74,96
229,68
229,32
154,36
0,36
0,23
Pedregulho (>2,0mm)
Areia Grossa
4,8 - 2,0mm
Areia Média
2,0 - 0,42mm
Areia Fina
0,42 - 0,074mm
Silte+Argila(<0,074mm)
14.998,1
0
Fator de Correção
0,9977
Total ........................
93,58
0,98
3,07
2,34
0,03
100,00
PENEIRAMENTO
% Que Passa da
Material Retido
Peneiras
Peso (g)
% Amostra Total
%
Acumulada
Amostra Total
Peneiras
(mm)
3 pol
2 pol
1 1/2 pol
1 pol
3/4 pol
3/8 pol
0
N 4
0
N 10
0
N 16
0
N 30
0
N 40
0
N 50
0
N 100
0
N 200
0,00
2175,00
5018,00
4963,00
710,00
876,00
293,30
146,60
71,40
168,90
219,50
148,70
164,10
38,60
0
15
33
33
5
6
2
1
0
1
1
1
1
0
0
15
48
81
86
92
94
95
95
96
98
99
100
100
100
85
52
19
14
8
6
5
5
4
2
1
0
0
76,2
50,8
38,1
25,4
19,1
9,5
4,8
2,0
1,2
0,6
0,42
0,30
0,15
0,074
Tabela 3.05 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-B
82
MINISTÉRIO DO EXÉRCITO
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PÔR PENEIRAMENTO
OBRA:
VISTO:
AMOSTRA
OPERADOR:
DATA: 02/08/06
S1-A
Amostra Total Seca
Umidade Higroscópica
Resumo Granulometria
(%)
Cápsula N0
Amostra Total
Úmida (g)
o
(g)
15.000 Peso Cápsula N
0
Retido n 10 (g)
14588,80 Cápsula e Solo Úmido (g)
Passando N0 10 Úmida (g)
411,20 Cápsula e Solo Seco (g)
Água (g)
Solo Seco
Passando N0 10 Seca (g)
Amostra Total
Seca (g)
(g)
Água
(g)
0,71
410,49 Umidade Higroscópica(%)
124
76,75
215,00
214,76
138,01
0,24
0,17
Pedregulho (>2,0mm)
Areia Grossa
4,8 - 2,0mm
Areia Média
2,0 - 0,42mm
Areia Fina
0,42 - 0,074mm
Silte+Argila(<0,074mm)
14.999,2
9
Fator de Correção
0,9983
Total ........................
97,00
0,27
1,13
1,61
0,00
100,00
PENEIRAMENTO
% Que Passa da
Material Retido
Peneiras
Peso (g)
% Amostra Total
%
Acumulada
Amostra Total
Peneiras
(mm)
3 pol
2 pol
1 1/2 pol
1 pol
3/4 pol
3/8 pol
0
N 4
0
N 10
0
N 16
0
N 30
0
N 40
0
N 50
0
N 100
0
N 200
0,00
3046,00
6530,00
2925,00
981,00
903,00
163,70
40,10
24,30
71,90
73,50
97,50
117,10
26,80
0
20
44
20
7
6
1
0
0
0
0
1
1
0
0
20
64
83
90
96
97
97
97
98
98
99
100
100
100
80
36
17
10
4
3
3
3
2
2
1
0
0
76,2
50,8
38,1
25,4
19,1
9,5
4,8
2,0
1,2
0,6
0,42
0,30
0,15
0,074
Tabela 3.06 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-A
83
MINISTÉRIO DO EXÉRCITO
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA PÔR PENEIRAMENTO
OBRA:
VISTO:
AMOSTRA
OPERADOR:
DATA: 02/08/06
S1-B
Amostra Total Seca
Umidade Higroscópica
Resumo Granulometria
(%)
Cápsula N0
Amostra Total
Úmida (g)
o
(g)
15.000 Peso Cápsula N
0
Retido n 10 (g)
14792,40 Cápsula e Solo Úmido (g)
Passando N0 10 Úmida (g)
207,60 Cápsula e Solo Seco (g)
Água (g)
Solo Seco
(g)
Água
Passando N0 10 Seca (g)
Amostra Total
Seca (g)
(g)
9,60
198,00 Umidade Higroscópica(%)
111
77,51
172,43
168,04
90,53
4,39
4,85
Pedregulho (>2,0mm)
Areia Grossa
4,8 - 2,0mm
Areia Média
2,0 - 0,42mm
Areia Fina
0,42 - 0,074mm
Silte+Argila(<0,074mm)
14.990,4
0
Fator de Correção
0,9538
Total ........................
98,41
0,27
0,59
0,80
-0,07
100,00
PENEIRAMENTO
% Que Passa da
Material Retido
Peneiras
Peso (g)
% Amostra Total
%
Acumulada
Amostra Total
Peneiras
(mm)
3 pol
2 pol
1 1/2 pol
1 pol
3/4 pol
3/8 pol
0
N 4
0
N 10
0
N 16
0
N 30
0
N 40
0
N 50
0
N 100
0
N 200
0,00
4687,00
6121,00
3251,00
308,00
319,00
65,90
40,50
22,40
43,00
23,40
24,50
69,20
26,00
0
31
41
22
2
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
31
72
94
96
98
98
99
99
99
99
99
100
100
100
69
28
6
4
2
2
1
1
1
1
1
0
0
76,2
50,8
38,1
25,4
19,1
9,5
4,8
2,0
1,2
0,6
0,42
0,30
0,15
0,074
Tabela 3.07 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-B
84
% QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL
120
100
80
60
40
20
0
0,01
0,1
1
ABERTURA DAS PENEIRAS (m m )
10
100
Gráfico 3.01 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-A
% QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL
120
100
80
60
40
20
0
0,01
0,1
1
ABERTURA DAS PENEIRAS (m m )
10
Gráfico 3.02 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N1-B
85
100
% QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL
120
100
80
60
40
20
0
0,01
0,1
1
ABERTURA DAS PENEIRAS (m m )
10
100
Gráfico 3.03 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-A
% QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL
120
100
80
60
40
20
0
0,01
0,1
1
10
-20
ABERTURA DAS PENEIRAS (m m )
Gráfico 3.04 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S1-B
86
100
3.4.3 – TERCEIRO ENSAIO
A terceira amostragem (segunda a ser feita após o início do sopramento do
lastro) foi feita cerca de 2,5 meses após o início do processo de sopramento do
lastro. As amostras foram retiradas em 14 de julho de 2006, foram identificadas
como N2-A, N2-B, S2-A e S2-B, e apresentaram os seguintes resultados nos
ensaios de granulometria.
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
N2-A
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/06
VISTO:
OPERADOR:
Material
Retido (g)
Sgt Mozeika
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
738,6
6216,0
4543,0
1173,1
674,5
411,9
217,4
87,3
111,4
69,4
158,9
201,9
257,4
66,0
73,2
15000,0
0,0
4,9
41,4
30,3
7,8
4,5
2,7
1,4
0,6
0,7
0,5
1,1
1,3
1,7
0,4
0,5
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
7,98
0,0
4,9
46,4
76,7
84,5
89,0
91,7
93,2
93,7
94,5
95,0
96,0
97,4
99,1
99,5
Tabela 3.08 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-A
87
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
N2-B
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/06
VISTO:
OPERADOR:
Material
Retido (g)
Sgt Mozeika
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
501,0
6535,2
5515,0
1036,0
437,0
224,0
147,0
49,0
59,5
34,7
88,5
178,0
161,6
33,1
0,4
15000,0
0,0
3,3
43,6
36,8
6,9
2,9
1,5
1,0
0,3
0,4
0,2
0,6
1,2
1,1
0,2
0,0
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
8,18
0,0
3,3
46,9
83,7
90,6
93,5
95,0
96,0
96,3
96,7
96,9
97,5
98,7
99,8
100,0
Tabela 3.09 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-B
88
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
S2-A
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/06
VISTO:
OPERADOR:
Material
Retido (g)
Sgt Mozeika
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
989,0
8280,0
2886,0
991,5
720,0
372,5
139,1
42,6
48,4
31,7
154,1
203,9
88,3
22,0
30,9
15000,0
0,0
6,6
55,2
19,2
6,6
4,8
2,5
0,9
0,3
0,3
0,2
1,0
1,4
0,6
0,1
0,2
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
8,30
0,0
6,6
61,8
81,0
87,6
92,4
94,9
95,9
96,1
96,5
96,7
97,7
99,1
99,6
99,8
Tabela 3.10 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – S2-A
89
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
S2-B
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/06
VISTO:
OPERADOR:
Material
Retido (g)
Sgt Mozeika
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
0,0
8866,2
4935,0
548,6
269,2
47,0
42,4
9,3
14,6
10,4
30,1
65,5
89,2
36,8
35,7
15000,0
0,0
0,0
59,1
32,9
3,7
1,8
0,3
0,3
0,1
0,1
0,1
0,2
0,4
0,6
0,2
0,2
100
0,0
0,0
59,1
92,0
95,7
97,5
97,8
98,1
98,1
98,2
98,3
98,5
98,9
99,5
99,8
19
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
8,44
Módulo de Finura
Tabela 3.11 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – S2-B
90
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.05 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-A
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.06 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N2-B
91
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.07 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-A
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.08 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S2-B
92
3.4.4 – QUARTO ENSAIO
A quarta amostragem (terceira a ser feita após o início do sopramento do lastro)
foi feita cerca de 4,5 meses após o início do processo de sopramento do lastro. As
amostras foram retiradas em 13 de setembro de 2006, foram identificadas como N3A, N3-B, S3-A e S3-B, e apresentaram os seguintes resultados nos ensaios de
granulometria.
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
N3-A
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/0
6
VISTO:
OPERADOR: Sgt Mozeika
Material
Retido (g)
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
724,8
6895,0
4379,0
805,5
637,2
232,9
96,0
29,5
42,5
22,6
63,5
114,5
121,1
41,5
59,0
14264,6
0,0
5,1
48,3
30,7
5,6
4,5
1,6
0,7
0,2
0,3
0,2
0,4
0,8
0,8
0,3
0,4
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
8,25
0,0
5,1
53,4
84,1
89,8
94,2
95,9
96,5
96,7
97,0
97,2
97,6
98,4
99,3
99,6
Tabela 3.12 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – N3-A
93
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSA MRS
DO:
REGISTRO:
AMOSTRA: N3-B
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/0
6
VISTO:
OPERADOR: Sgt Mozeika
Material
Retido (g)
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
0,0
7597,0
4223,0
1086,1
609,4
460,1
125,0
95,0
124,7
70,5
180,0
199,9
139,4
5,9
84,0
15000,0
0,0
0,0
50,6
28,2
7,2
4,1
3,1
0,8
0,6
0,8
0,5
1,2
1,3
0,9
0,0
0,6
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
8,11
0,0
0,0
50,6
78,8
86,0
90,1
93,2
94,0
94,6
95,5
95,9
97,1
98,5
99,4
99,4
Tabela 3.13 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – N3-B
94
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
S3-A
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/0
6
VISTO:
OPERADOR: Sgt Mozeika
Material
Retido (g)
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
588,5
7310,0
4115,0
1203,0
601,7
240,5
92,1
28,9
34,5
23,5
91,0
88,3
126,4
61,8
61,8
14667,0
0,0
4,0
49,8
28,1
8,2
4,1
1,6
0,6
0,2
0,2
0,2
0,6
0,6
0,9
0,4
0,4
100
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
12,5
Módulo de Finura
8,26
0,0
4,0
53,9
81,9
90,1
94,2
95,9
96,5
96,7
96,9
97,1
97,7
98,3
99,2
99,6
Tabela 3.14 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – S3-A
95
MINISTÉRIO DA DEFESA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE FORTIFICAÇÃO E CONSTRUÇÃO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA
INTERESSAD MRS
O:
REGISTRO:
AMOSTRA:
S3-B
Peneiras
Númer
(mm)
o
2 1/2"
64
2"
50
1 1/2"
38
1"
25
3/4"
19
1/2"
12,5
3/8"
9,5
1/4"
6,3
4
4,8
8
2,4
16
1,2
30
0,6
50
0,3
100
0,15
200
0,074
Prato
Total
DATA:20/09/0
6
VISTO:
OPERADOR: Sgt Mozeika
Material
Retido (g)
Percentagem em Peso
% Retido
% Acumulada
0,0
2828,0
6446,0
4451,0
595,2
289,5
68,6
44,0
12,3
10,0
14,2
37,5
65,2
100,3
38,2
0,0
15000,0
0,0
18,9
43,0
29,7
4,0
1,9
0,5
0,3
0,1
0,1
0,1
0,3
0,4
0,7
0,3
0,0
100
0,0
18,9
61,8
91,5
95,5
97,4
97,9
98,1
98,2
98,3
98,4
98,6
99,1
99,7
100,0
19
Dimensão Máxima
Caracteristica(mm)
8,48
Módulo de Finura
Tabela 3.15 – Tabela resultado de ensaio de Granulometria – S3-B
96
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
100
100
10
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.09 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-A
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
100
90
0
80
20
70
30
40
50
40
50
60
30
70
% ACUMULADA
10
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.10 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra N3-B
97
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.11 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-A
100
0
90
10
80
20
70
30
40
50
50
40
60
30
70
% ACUMULADA
CURVA GRANULOMÉTRICA (PORCENTAGEM ACUMULADA)
80
90
0,001
0,01
0,1
1
10
100
100
DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm)
Gráfico 3.12 – Gráfico resultado de ensaio de Granulometria – Amostra S3-B
98
3.5 – ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS
Após todos os ensaios realizados, o soprador de lastro não foi ainda desligado. As
conclusões acerca da eficácia, ou não, da utilização do ar comprimido como elemento para
manutenção e limpeza de lastro, não podem ser consideradas definitivas, visto que o tempo
de sopramento foi considerado reduzido para garantia de uma conclusão definitiva sobre o
processo.
Para avaliação da contaminação granulométrica, SELIG e WATERS (apud MUNIZ,
2002) apresentam o “fouling index”, F1 , índice de contaminação do lastro, expresso por:
F1 = P4 + P200
onde P4 e P200 são as porcentagens em pesos passantes, respectivamente, nas
peneiras #4 e #200. Sugerem, ainda, a seguinte classificação, apresentada na tabela 3.16,
abaixo:
F1 < 1
Lastro limpo
1 < F1 < 10
Lastro razoavelmente limpo
10 < F1 < 20
Lastro moderadamente limpo
20 < F1 < 40
Lastro contaminado
F1 > 40
Lastro altamente contaminado
Tabela 3.16 – Classificação do lastro quanto a contaminação (MUNIZ, 2002)
Para as amostras ensaiadas, a classificação segundo o critério definido na tabela 3.16
aparece conforme a seguir:
99
Ensaio
Amostra não
soprada entre
dormentes
Amostra não
soprada sob
dormente
Amostra soprada
entre dormentes
Amostra soprada
sob dormente
1
F1 = 3 + 2 = 5
F1 = 6 + 2 = 6
F1 = 3 + 0 = 3
F1 = 2 + 0 = 2
2
F1 = 6,3 + 0,5 = 6,8
F1 = 3,7 + 0 = 3,7
F1 = 3,9 + 0,2 = 4,1
F1 = 1,9 + 0,2 = 2,1
3
F1 = 3,3 + 0,4 = 3,7
F1 = 5,4 + 0,6 = 6
F1 = 3,3 + 0,4 = 3,7
F1 = 1,8 + 0 = 1,8
Todas as amostras ensaiadas ficaram classificadas como LASTRO RAZOAVELMENTE
LIMPO (1 < F1 < 10) segundo os critérios da tabela 3.16, mas, verifica-se na tabela
resultado acima, um índice ligeiramente melhor para as amostras de lastro soprado em
relação às amostras de lastro não soprado.
Nas tabelas seguintes, foram tomadas 3 malhas de peneiras diferentes e montadas as
tabelas comparativas entra as amostras de lastro não soprado entre dormentes, não
soprado abaixo do dormente, soprado entre dormentes e soprado abaixo do dormente.
Foram calculadas, ainda, para cada malha, a média para amostras sopradas e não
sopradas. Os resultados são mostrados a seguir.
Tomando por base a peneira de ¾” (19 mm), temos a seguinte tabela de percentual de
material passante:
NÃO SOPRADA
Ensaio
SOPRADA
Entre
dormentes
Sob
dormente
Média
Entre
dormentes
Sob
domente
Média
1
8,0 %
14,0 %
11,0 %
10,0 %
4,0 %
7,0 %
2
7,5 %
9,4 %
8,45 %
12,4 %
4,3 %
8,35 %
3
10,2 %
14,0 %
12,1 %
9,9 %
4,5 %
7,2 %
Tabela 3.17 – Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de
19 mm
100
Tomando por base a peneira Nr.16 (1,2 mm), temos a seguinte tabela de percentual de
material passante:
NÃO SOPRADA
Ensaio
SOPRADA
Entre
dormentes
Sob
dormente
Média
Entre
dormentes
Sob
domente
Média
1
3,0 %
5,0 %
4,0 %
3,0 %
1,0 %
2,0 %
2
5,0 %
3,1 %
4,05 %
3,3 %
1,7 %
2,5 %
3
2,8 %
4,1 %
3,45 %
2,9 %
1,6 %
2,25 %
Tabela 3.18 – Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de
1,2 mm
Tomando por base a peneira Nr.30 (0,6 mm), temos a seguinte tabela de percentual de
material passante:
NÃO SOPRADA
Ensaio
SOPRADA
Entre
dormentes
Sob
dormente
Média
Entre
dormentes
Sob
domente
Média
1
3,0 %
4,0 %
3,5 %
2,0 %
1,0 %
1,5 %
2
4,0 %
2,5 %
3,25 %
2,3 %
1,5 %
1,9 %
3
2,4 %
2,9 %
2,65 %
2,3 %
1,4 %
1,85 %
Tabela 3.19 – Tabela comparativa – Percentual de material passante – Peneira de
0,6 mm
101
Os gráficos comparativos dos resultados encontrados nos ensaios podem ser vistos a
seguir:
Gráfico Comprarativo - Peneira de 19 mm
Percentual Passante
14
12
10
8
6
4
2
0
Ensaio 1
Ensaio 2
Ensaio 3
Soprado
7
8,35
7,2
Não Soprado
11
8,45
12,1
Gráfico 3.13 – Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 19 mm
Percentual Passante
Gráfico Comparativo - Peneira de 1,2 mm
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Ensaio 1
Ensaio 2
Ensaio 3
Soprado
2
2,5
2,25
Não Soprado
4
4,05
3,45
Gráfico 3.14 – Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 1,2 mm
102
Percentual Passante
Gráfico Comparativo - Peneira de 0,6 mm
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
Ensaio 1
Ensaio 2
Ensaio 3
Soprado
1,5
1,9
1,85
Não Soprado
3,5
3,25
2,65
Gráfico 3.15 – Gráfico comparativo de resultados – Peneira de 0,6 mm
Os resultados obtidos indicam sempre uma redução de material fino existente nas
amostras de materiais retirados no trecho de lastro soprado, seja entre dormentes, seja sob
dormentes.
103
4 – CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
4.1 – CONCLUSÕES
Concluí-se, deste trabalho, que a possibilidade de utilizar ar comprimido para realizar
manutenção e limpeza de lastro ferroviário pode ser viável e deve apresentar resultados de
melhoria do lastro no tocante a acumulação de finos, tendo como conseqüência o aumento
dos períodos entre desguarnecimentos do lastro.
Conclusão importante também deste trabalho é a necessidade de melhorar o processo
de aquisição, acomodação em vagões e transporte da pedra britada com o objetivo de
reduzir a existência de finos já na origem do material. A quantidade verificada de finos no
material aplicado na via no local dos experimentos é, realmente, preocupante e, qualquer
processo ou método para redução de finos no lastro somente terá aplicabilidade a partir do
momento em que o lastro aplicado inicialmente for de melhor qualidade e com menor
quantidade de finos.
4.2 – SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
A partir dos resultados e conclusões obtidos deste trabalho, sugere-se a realização dos
seguintes trabalhos, como complementação:
1. Verificação da viabilidade, econômica e financeira de utilização de ar comprimido de
locomotivas para realizar limpeza de lastro;
2. Medição da redução efetiva de finos a partir da aplicação do método de sopramento
do lastro
3. Comparativo de redução de custos de manutenção de lastro a partir da aplicação do
método de sopramento do lastro
104
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Spada, Jorge Luís Goudene (2003) – “UMA ABORDAGEM DE MECÂNICA DOS
PAVIMENTOS
APLICADA
AO
ENTENDIMENTO
DO
MECANISMO
DE
COMPORTAMENTEO TENSÃO-DEFORMAÇÃO DA VIA FÉRREA” – Tese
Doutorado - COPPE/UFRJ
Muniz da Silva, Luiz Francisco (2002) – “FUNDAMENTOS TEÓRICOEXPERIMENTAIS DA MECÂNICA DOS PAVIMENTOS FERROVIÁRIOS E
ESBOÇO DE UM SISTEMA DE GERÊNCIA APLICADO À MANUTENÇÃO DA
VIA PERMANENTE” – Tese de Doutorado – COPPE/UFRJ
Western-Cullen-Hayes, inc. (1990) - 3590 or 3593 Crossing Gate Mechanisms –
Service and Installation Manual
105