Construção de Unidade Vibratória com peneiras para brita

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1 Construção de Unidade Vibratória com peneiras para brita

2 RESUMO: A brita, na ferrovia, é o elemento responsável por absorver os esforços aplicados pelo trem e distribuí-los sobre o sublastro, trabalhar como elemento elástico e prover drenagem. Durante o trabalho normal da ferrovia, a brita sofre o processo chamado de laqueamento, onde, devido aos esforços sofridos, a brita se degrada e transforma-se em pó, de modo que, após alguns anos de uso, a brita no trecho necessita ser substituída. Durante o processo, toda a brita é retirada da via e descartada, porém, parte dessa brita ainda possui condições de uso. A peneira possui duas malhas, que selecionam a brita por diâmetro máximo e mínimo, permitindo assim seu reúso, reduzindo custos e impacto ambiental. A peneira é acionada por dois motovibradores, que excitam a caixa interna para acelerar o processo. A alimentação é realizada diretamente através da pá carregadeira. Após o processo de peneiramento, a peneira descarrega a brita diretamente sobre o vagão de brita, para aplicação na via.

3 1. Histórico Como componente da superestrutura da via permanente, o lastro de pedras britadas tem como finalidade garantir a estabilidade da linha, possibilitar a rápida drenagem das á- guas pluviais e garantir a segurança no tráfego de trens, que é fator primordial nas empresas de transporte de passageiros, principalmente em linhas de Metrô, onde velocidade e aceleração são fatores de crucial importância. A vida útil do lastro é influenciada pelas cargas por eixo dos veículos, velocidades de tráfego e a periodicidade com que a manutenção é praticada. O trabalho de substituição de lastro pode ser feito de forma manual utilizando um grande número de operários, com um tempo enorme de serviço para um único trecho de via ou utilizando uma máquina auto-propelida denominada desguarnecedora de lastro, que devido ao seu sistema operacional com esteiras horizontais, não é aplicável a ferrovias onde a energia elétrica de tração dos trens é transmitida através de um trilho condutor chamado de terceiro trilho. No caso específico do Rio de Janeiro, que adquire brita em pequeno volume para lastro ferroviário, as pedreiras regionais não possuem estrutura para fornecer brita para lastro nos padrões necessários aos sistemas ferroviários. Contemplando essa dificuldade, a equipe de Estruturas da Gerência de Engenharia de Manutenção começou a estudar e promover diversas ações no sentido de otimizar todo o processo de troca de lastro. 2. O lastro de brita 2.1. A troca do lastro A operação de troca de brita é realizada no período noturno, após a operação comercial, visto que as linhas principais são formadas por duas vias que ficam em tráfego constante, não possibilitando a liberação de trechos para serviços de manutenção durante o dia. O período disponível para a manutenção é de aproximadamente 3 horas diárias, o que exige alta eficiência em todas as etapas do processo. O processo é composto basicamente por três fases: Desguarnecimento 1, reguarnecimento 2 e socaria 3. 1 Desguarnecimento: Processo de retirada da brita da via 2 Reguarnecimento: Processo onde a brita é recolocada na via para recompor o lastro ferroviário 3 Socaria: Processo onde a brita é empurrada para baixo dos dormentes e compactada para elevar a resistência mecânica do lastro à passagem do trem.

4 Figura 1 Distribuição das etapas para a operação de troca de brita O comboio utilizado no serviço é formado por uma esteira transportadora inclinada, vagão Hopper, trackmobile ou caminhão de linha. Desguarnecimento: O desguarnecimento é realizado manualmente, através de operadores que, utilizando garfos metálicos, também chamados de gadanhos, retiram a brita do leito da via e a lançam sobre a moega da esteira de brita, que por sua vez encaminha a brita para o vagão plataforma. Essa brita é descartada. Reguarnecimento: O vagão Hopper, carregado de brita nova é estacionado sobre o trecho desguarnecido, e então os operários lançam com os garfos a brita nova sobre o trecho. Socaria semi-mecanizada: Após o deslocamento do vagão hopper, é realizada a socaria semi-mecanizada no trecho, através de pés de pato acoplados a motovibradores. O processo completo possui rendimento aproximado de 3,07m³/h com a utilização de um efetivo de 10 pessoas Lastro Padrão O lastro padrão utilizado pela ferrovia necessita atender a uma série de propriedades físicas e mecânicas para garantir a estabilidade da via permanente durante as solicitações aplicadas pelo Material Rodante ao trecho. As características e normas aplicáveis estão descritas abaixo: Norma Ensaio Resultado esperado NBR-5564/11 Massa específica aparente > kg/m³ NBR-5564/11 Absorção de água máxima 0,80% NBR-5564/11 porosidade aparente < 1,5% NBR-5564/11 resistência ao desgaste abrasão Los Angeles < 30%

5 NBR-5564/11 resistência ao choque índice de tenacidade Treton < 25% NBR-5564/11 forma cúbica NBR-5564/11 resistência à compressão simples axial > kgf/cm² NBR-5564/11 Teor de fragmentos macios e friáveis máximo < 5% NBR-5564/11 Torrões de argila < 0,5% NBR-5564/11 teor de material pulverulento < 1% NBR-5564/11 partículas não cúbicas < 15% NBR-NM-248 Análise Granulométrica brita 3 NBR-5564/11 Resistência à intempérie máxima 10% Tabela 1 - Características da brita padrão (Fonte: Operadora) Do mesmo modo, a granulometria da brita é fundamental para a resistência do lastro e trabalhabilidade durante a manutenção e operação de troca de brita. A granulometria necessária à brita é a faixa abaixo: Figura 2 - Faixa granulométrica padrão de brita para lastro 2.3. Análise de fornecedores Após a definição do lastro padrão, foi iniciado o processo de busca por fornecedores para o atendimento das características necessárias ao lastro, porém, após visitarmos vários fornecedores, encontramos muita dificuldade para atender os requisitos preconizados. Enquanto alguns fornecedores não conseguiam atender à resistência, outros não conseguiam atender à granulometria, em função do pequeno volume e da inexistência de uma mineradora com séries de peneiras específicas para lastro ferroviário.

6 Figura 3 - Comparativo de granulometria entre padrão e mineradoras locais 2.4. Solução Em função da impossibilidade de alterar as características mecânicas das jazidas e o preço proibitivo do frete da remessa de brita de outros estados, a solução foi construir uma unidade vibratória com peneiras, de modo a segregar a brita que não se encaixa na faixa granulométrica necessária ao lastro ferroviário. A peneira foi projetada para ser estacionária próxima à baia de descarregamento de brita por caminhão e posicionada de forma a alimentar o vagão Hopper diretamente através da esteira transportadora, agilizando o processo de preparação da equipe para a manutenção. A peneira, acionada por dois motovibradores, é composta por uma caixa interna com duas séries de peneiras (limites inferior e superior da faixa granulométrica), montada em uma caixa externa, e fixada a esta através de molas helicoidais, que permitem a livre vibração da caixa interna e seu decorrente processo de peneiramento Desenvolvimento Figura 4 - Peneira de brita durante a fabricação Após a decisão pela construção da peneira, foi contratada uma empresa para a efetiva fabricação do equipamento. Durante o processo, nossa equipe visitou a fabricante diversas vezes, para evitar a necessidade de modificações no equipamento após a instalação.

7 Apesar desse cuidado, foram verificadas algumas necessidades de adequação para garantir a funcionalidade da peneira, como por exemplo, a instalação de um aparador para a brita, pois, durante o carregamento da brita pela pá carregadeira, parte da brita em condições de uso era descartada pelo lado dos rejeitos, em função do grande volume de brita descarregada evitar que a totalidade do material percorresse toda a superfície de peneiramento. Após essas modificações, a peneira foi entregue à manutenção 2.6. Benefícios Além da esperada solução para a segregação de brita que não atende aos parâmetros granulométricos, obtivemos alguns benefícios significativos. A contaminação da brita por pó é um problema recorrente com influência direta sobre a capacidade de suporte da via, pois a camada de pó depositada sobre a mesma, solidifica essa camada, comprometendo a flexibilidade e perfeita drenagem. Em função do peneiramento, grande parte desse pó é removido da brita. Figura 5 - Pó retirado da brita após peneiramento A brita retirada da via, após o tempo de uso, possui parte de sua composição a- inda em condições de ser reutilizada. Essa brita passa a ser peneirada e utilizada novamente em trechos da via, reduzindo os custos da operação e o impacto ambiental gerado pela retirada da brita das jazidas. A brita que resta do processo de peneiramento da brita nova pode ser utilizada pela equipe de manutenção predial, que a usa para traços de concreto sem função estrutural e para enchimento de vãos. Figura 6 - Peneira concluída, vista frontal Figura 7 - Peneira concluída, vista traseira (rejeitos)

8 Figura 8 - Peneiras Figura 9 - Acionamento Figura 10 - Motovibrador Figura 11 Mola helicoidal 3. Conclusão Depois de vencidas todas as etapas do trabalho que desenvolvemos em conjunto com os técnicos do Departamento de Manutenção da Via Permanente que englobou o acompanhamento das diversas etapas nas instalações do fabricante e, após a entrega e montagem, em nosso pátio de manutenção, o projeto de desenvolvimento e fabricação da peneira, resultou na garantia da colocação na via permanente, de brita com características compatíveis com a necessidade da via permanente.