SISTEMAS FERROVIÁRIOS 8. Via Permanente V Dormentes e Fixações. UNDB Disciplina: Sistemas Ferroviários Professor: Cristiano Jorge

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1 SISTEMAS FERROVIÁRIOS 8. Via Permanente V Dormentes e Fixações UNDB Disciplina: Sistemas Ferroviários Professor: Cristiano Jorge

2 TÓPICOS A SEREM ABORDADOS 1. Dormentes: Definição, Funções e Tipos 2. Fixações: Definição, Funções e Tipos

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4 DEFINIÇÃO E TIPOS DE DORMENTES São travessas de conformação geralmente prismáticas onde os trilhos são fixados, sendo espaçadas uma das outras e posicionadas sobre e ao redor do lastro no sentido transversal ao traçado da ferrovia. Principais tipos em uso: 1. Madeira; 2. Concreto; 3. Aço; 4. Plástico ou Polimero

5 FUNÇÕES Garantir a fixação e manter o suporte adequado e seguro aos trilhos; Manter constantemente a bitola; Amortecer e absorver os choques do rolamento; Distribuir e transmitir ao lastro os esforços horizontais e verticais recebidos dos trilhos; Manter a estabilidade da via no sentido transversal, vertical e longitudinal; Manter a conformação geométrica da grade ferroviária e do AMV (alinhamento longitudinal e transversal).

6 CARACTERÍSTICAS Tipo de Dormente Madeira Madeira Aço Plástico Concreto (monobloco) Concreto (Laje) Aplicação Recomendada Linhas principais com R < 873 m Curvas de Linhas Principais Pátios ou locais com plataforma razoável Áreas com alto indice de apodrecimento de madeira Todas as Linhas Principais Onde o tráfego proíbe tempo de intervenção de via para manutenção Sistemas de Fixação Rígida (prego) & Retensor Elástica, tirefãos & retensores Elástica Rígida & retensores Elástica Elástica Modos Comuns de Falha Prego frouxo, separação, apodrecimento Abertura de bitola, olhal frouxo Impossibilidade de se manter nivelado, fadiga no ombro Furo do prego com trinca, prego frouxo Abrasão na região de apoio do trilho, danos por impacto Trincas na laje, falha no encaixe do ombro Comentários Aplicado como retensor de bitola em linhas de dormentes de madeira Desempenho do produto depende de material reciclado disponível Padronizadas para alto tráfego, curvas de ferrovias heavy haul Comuns em metrôs

7 DORMENTES DE MADEIRA São os mais usados no mundo, principalmente pelas qualidades naturais. São muito mais resistentes e elásticos.

8 PERCENT OF NEW STRENGTH DORMENTES DORMENTES DE MADEIRA Envelhecimento, ações climáticas e biológicas (fungos) Resistente a Flexão Dormentes de alta densidade são inicialmente mais fortes Todos perdem resistência com o tempo YEARS OAK SOFTWOOD COMPOSITE Figura Valores de Modulo de Flexão medidos para dormentes

9 DORMENTES DE MADEIRA Dormentes de madeira apropriados para Ferrovias Heavy Haul Dormentes de madeira espaçados de 540 mm (1.852 dormentes/km) (quantitativo de dormentes = extensão da via / espaçamento) ambos em metros

10 DORMENTES DE CONCRETO Os dormentes de concreto monobloco protendido estão atualmente sendo aplicados em muitas ferrovias com alta tendência de crescimento devido a sua durabilidade e exigências de órgãos ambientais para não extração da madeira para fabricação de dormentes.

11 DORMENTES DE CONCRETO Dormentes de concreto apropriados para Ferrovias Heavy Haul Espaçamento de 610 mm (1.640 dormentes por km)

12 DORMENTES DE CONCRETO Durabilidade Vantagens Habilidade para manter a bitola Habilidade para manter o nivelamento da via Habilidade para manter o alinhamento da via Resistência à Flambagem de via Maior rigidez da via Desvantagens Danos no impacto Abrasão na área de apoio do trilho Incompatibilidade com dormentes de madeira

13 DORMENTES DE CONCRETO Componente Dormente de Concreto Palmilha de apoio do trilho Item Dimensões Valor Recomendado 279 mm largura Espaçamento 610 mm Textura superficial Material Espessura Friso lateral Poliuretano de alta densidade > 8 mm Comentários Na base para reduzir pressão unitária sobre o lastro Para tangentes, mm para curvas Para inter-travamento do lastro Resistência ao desgaste e durabilidade Isoladores Nylon ou mais Material deve ser resistente às Material forte intempéries Usar isoladores mais largos para Espessura 6-10 mm relatar desgaste do ombro e trilhos Fixações Várias Deve reter a carga no patim Retensores Opcional Pode ser aplicado onde a movimentação do trilho é um problema

14 DORMENTES DE CONCRETO

15 DORMENTES DE CONCRETO

16 DORMENTES DE AÇO Fabricados pelo dobramento em formato de U invertido, curvada em suas extremidades de uma chapa de aço laminada formando abas laterais que quando ancoradas ao lastro evitam o deslocamento transversal da grade da via.

17 DORMENTES DE AÇO

18 DORMENTES DE AÇO - Vantagens Tem mostrado resistência a impactos de descarrilamentos (quando bem assentados) Elimina problemas de abertura de bitola Favorável às leis ambientais Menor custo de transporte (Em um vagão plataforma cabem dormentes de aço = 250 dorm. de concreto = dorm. de madeira) Fácil manuseio (20-30 kg mais leve que o dormente de madeira) Reciclagem em caso de avaria (cláusula contratual com fabricante devolução do avariado com entrega de nova peça com valor inferior) Alta vida útil (40-50 anos) contra 20 anos (máx) do dormente de madeira Como o dormentes de concreto, pode ser espaçado em 61 cm (menos dormentes de aço/km do que o dormente de madeira (1.640 contra 1.852/km = economia de 212 dormentes/km)

19 DORMENTES DE AÇO

20 DORMENTES DE AÇO Carga/descarga e distribuição por bundles (amarrados) com 360 peças cada bundle (3,2 tons). Total de Dormentes de Aço por vagão prancha de 18 m de comprimento

21 DORMENTES DE AÇO

22 DORMENTES DE PLÁSTICO OU POLÍMERO Fabricados com produtos recicláveis (borracha, plástico, fibras naturais e de vidro, e outros polímeros) triturados, derretidos, misturados a outros produtos para serem moldados nas mesmas dimensões do dormente de madeira, aplicando mesmo sistema de fixação. Vem apresentando alta durabilidade e bom desempenho nos testes em campo. Sistema Anti-escorregamento

23 DORMENTES DE PLÁSTICO Aparência e Forma

24 DORMENTES DE PLÁSTICO Matéria Prima Plástico (PEAD Polietileno de Alta Densidade) Fibra de vidro Borracha Outros materiais

25 DORMENTES DE PLÁSTICO Fabricantes Principais Fabricantes nos EUA USPL (United States Plastic Lumber) TIETEK Principais Fabricantes no Brasil Ecology Plastic Cogumelo Wisewood Ecodyno

26 DORMENTES DE PLÁSTICO Fabricantes USPL - TIETEK -

27 DORMENTES DE PLÁSTICO - USPL FIBRA DE VIDRO= 10 % PLÁSTICO RECICLADO= 90% HDPE ESTOQUE PROCESSO PRODUTIVO

28 DORMENTES DE PLÁSTICO - TIETEK MISTURA DE RECICLADOS PLÁSTICOS PLÁSTICO RECICLADO HDPE RECICLADO DE BORRACHA DE PNEU ESTOQUE PROCESSO PRODUTIVO

29 DORMENTES DE PLÁSTICO Fabricantes e Compradores Primeiros Compradores Metrôs de New York, Washington e San Francisco (1.400, 300 e 476 unid., respectivamente, da USPL entre 2001 e 2003 ao custo de US$ 115,00) Union Pacific (200 mil unid. da Tietek de 2001 a 2003 ao custo de US$ 90,00) Compradores no Brasil VALE MRS Logística ALL FCA

30 DORMENTES DE PLÁSTICO Características Técnicas MAIS LEVE QUE O DORMENTE DE CONCRETO PESO SIMILAR AO DORMENTE DE MADEIRA PODE SER USADO EM CONJUNTO COM DORMENTE DE MADEIRA SUPORTA GRANDE TENSÃO ELETRICAMENTE NULO IMPERMEÁVEL RESISTENTE AO CALOR RESISTENTE À UMIDADE RESISTENTE AO GELO RESISTENTE AO ÓLEO DIESEL RESISTENTE À GRAXAS MESMA FIXAÇÃO DO DE MADEIRA NÃO TEM PROBLEMAS DE SAZONALIDADES (RETIRADA DE UMIDADE)

31 DORMENTES DE PLÁSTICO Ponto de Fulgor = 650 C Raios ultra-violeta - Perda Superficial = 0,0762 mm/ano Projeção para 50 anos= 3,81mm (Ciclo de vida do dormente)

32 DORMENTES DE PLÁSTICO Indicadores de Performance EFICÁCIA QUANTO A ESMERILAMENTOS EFICÁCIA QUANTO A SOLDA ALUMINOTÉRMICA EFICÁCIA QUANTO A RAIOS ULTRAVIOLETA MANTENABILIDADE CAPACIDADE DE REUTILIZAÇÃO QUANDO EM DESCARRILAMENTOS RETENSÃO LATERAL DA LINHA Outras Vantagens NÃO AGRIDE O MEIO-AMBIENTE OPÇÃO ESTRATÉGICA DE MERCADO EXCELENTE MARKETING PARA FERROVIAS QUE O ADOTAM

33 VIDA ÚTIL E MODOS DE FALHA Vida Útil (média) Madeira Até 25 anos (2.700 MTBT) Eucalipto Até 8 anos (900 MTBT) Concreto Até 40 anos (4.500 MTBT) Modos de Falha Madeira fixação rígida frouxa, desgaste do boleto na região da placa de apoio, apodrecimento por ataque de fungos Concreto degradação da área de apoio do trilho, região da fixação fraturada, trincas por flexão

34 OUTROS PROJETOS Blocos gêmeos Dormente com área de apoio maior Dog bone Vias em laje (slab track)

35 FIXAÇÕES

36 FIXAÇÕES FIXAÇÕES RÍGIDAS Elementos com capacidade de fixar o trilho sem absorver as vibrações e impactos inerentes à ação do tráfego ferroviário. Apresentam limitações ao impedimento do deslocamento longitudinal dos trilhos. Em função disso, há necessidade de se aplicar retensores em vias com esse tipo de fixação. No Brasil são comumente encontrados em pátios nos dormentes de madeira. Na América do Norte ainda são comumente aplicados nas linhas principais das ferrovias. São componentes de sistemas de fixação rígida: Dormentes de Madeira Placas de apoio Tirefonds Pregos

37 FIXAÇÕES FIXAÇÕES ELÁSTICAS Elementos com capacidade de manter a pressão de contato ao trilho constante, garantindo sua fixação e o retensionamento da via, além de absorver as vibrações e impactos inerentes à ação do tráfego ferroviário. São componentes de sistemas de fixação elástica: Dormentes de Madeira e Plástico Placas de apoio Tirefonds Arruelas duplas de pressão Grampos Deenik e Pandrol E-2009 AV

38 FIXAÇÕES FIXAÇÕES ELÁSTICAS Dormentes de Madeira e Plástico Placas de apoio Tirefonds Arruelas duplas de pressão Grampos Deenik e Pandrol E-2009 AV

39 FIXAÇÕES FIXAÇÕES ELÁSTICAS Dormentes de Aço Ombreiras Hook-in Shoulder Almofadas Isolantes Isoladores Grampos Pandrol E-2009 AV

40 FIXAÇÕES FIXAÇÕES ELÁSTICAS Dormentes de Concreto Ombreiras Hook-in Shoulder Almofadas Isolantes Isoladores Grampos Pandrol FastClip

41 FIXAÇÕES COMPARATIVO TIPO DE DORMENTE TIPO DE FIXAÇÃO FIXAÇÃO DE TRILHO ACESSÓRIOS DE FIXAÇÃO MADEIRA RÍGIDA PREGO DE LINHA PLACA DE APOIO, TIREFONDS MADEIRA DEENIK E PANDROL E-2009 AV PLACA DE APOIO, TIREFONDS, ARRUELAS DUPLAS DE PRESSÃO AÇO ELÁSTICA DEENIK, PANDROL E-2009 AV E PANDROL FASTCLIP OMBREIRAS HOOK-IN SHOULDER, ALMOFADAS ISOLANTES, ISOLADORES CONCRETO MONOBLOCO PANDROL E-2009 AV E PANDROL FASTCLIP OMBREIRAS HOOK-IN SHOULDER, ALMOFADAS ISOLANTES, ISOLADORES PLÁSTICO DEENIK E PANDROL E-2009 AV PLACA DE APOIO, TIREFONDS, ARRUELAS DUPLAS DE PRESSÃO