EDUARDO TEIXEIRA FONSECA E SILVA

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1 MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA ACADEMIA MRS EDUARDO TEIXEIRA FONSECA E SILVA ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DOS DEFEITOS DE BITOLA NA VIA PERMANENTE DA MRS PARA PLANEJAMENTO DE INTERVENÇÕES PREDITIVAS DE MANUTENÇÃO Rio de Janeiro 2006

2 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA EDUARDO TEIXEIRA FONSECA E SILVA ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DOS DEFEITOS DE BITOLA NA VIA PERMANENTE DA MRS PARA PLANEJAMENTO DE INTERVENÇÕES PREDITIVAS DE MANUTENÇÃO Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Carga do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Especialista em Transporte Ferroviário de Carga. Orientador: Prof. Carlos Alceu Rodrigues D.Sc. Tutor: Engº Alexandre Jacob Alves - M. Sc. Rio de Janeiro

3 À minha família. À Mariana. 3

4 Agradecimentos Agradeço a todos que de uma forma direta ou indireta, colaboraram para que eu pudesse ampliar meus conhecimentos. Ao meu Tutor Alexandre Jacob, brilhante em sua função de me guiar com energia e atenção na condução do trabalho. Meu Orientador Carlos Alceu, pelas sugestões de melhorias no trabalho e por aceitar o desafio de assumir a orientação na reta final do trabalho. Muito Obrigado! Ao Instituto Militar de Engenharia (IME), MRS Logística S.A. e Centro de Estudos e Pesquisas Ferroviárias (CEPEFER) pela iniciativa e pela oportunidade dada de crescimento profissional. Professora Maria Cristina Sinay, pela atenção e sugestão de abordagem. Ao Amauri, supervisor de Via do Núcleo de Belo Vale e toda sua equipe, em especial Luiz Carlos e Gleison pela disponibilidade e presteza. Vanea Nogueira, eterna conselheira. Aos colegas Alexandre Leonardo e Leonardo Soares pelas consultorias precisas. Luiz Cláudio Parijós pela atenção e disponibilidade do instrumento de pesquisa e João Bosco de Lima, meu tutor honorário pelas orientações técnicas. Leopoldo Lobo e José Dias, pelos dados de TKB fornecidos, informação fundamental para a realização deste trabalho. Aos colegas da gerência de manutenção de vagões de São Paulo, por entenderem a necessidade de minha ausência para a conclusão do curso. Aos amigos do curso pela amizade e companheirismo. A Deus, pela luz, pela vida! 4

5 Resumo A proposta da manutenção preditiva da Via Permanente neste trabalho vem confrontar as teorias empíricas que levam em consideração o fator tempo como a principal referência para a degradação da Via. Baseado em um banco de dados formado pelo equipamento Trolley de medição de parâmetros da superestrutura, busca-se uma estimativa do momento (condição) em que ocorrerá a falha. O que é proposto aqui é uma abordagem da taxa de evolução da abertura de bitola relacionada à tonelagem bruta circulante na superestrutura, dado que este é o principal agente mensurável da degradação da Via. Sabe-se que as intempéries ambientais e a qualidade dos materiais empregados na superestrutura influenciam significativamente nos parâmetros analisados, porém foge do escopo desta pesquisa este tipo de análise. Para efeito de definição do comportamento dos parâmetros, será considerada a via como homogênea, isto é, com os dormentes, tirefonds e placas de fixação nos mesmos estados de conservação. 5

6 Sumário LISTA DE ILUSTRAÇÕES 08 LISTA DE TABELAS 09 1 INTRODUÇÃO Considerações Gerais Justificativa Objetivo Organização do Trabalho 12 2 GEOMETRIA DE VIA PERMANENTE Bitola Parâmetros derivados das aplicações de cargas Laterais e Verticais Nivelamento da Via Alinhamento da Via 17 3 DEFEITOS NOS PARÂMETROS GEOMÉTRICOS Defeito de Alinhamento Defeito de Nivelamento Defeito de Nivelamento Longitudinal Defeito de Nivelamento Transversal Defeito de Bitola Alargamento de Bitola (Wide Gauge) Estreitamento de Bitola (Narrow Gauge) Empeno e Torção Torção Empeno (Warp) Tolerâncias dos Parâmetros de Geometria da Via 26 4 MANUTENÇÃO DA SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA Tipos de Manutenção da Superestrutura Manutenção Corretiva Manutenção Preventiva 31 6

7 4.1.3 Manutenção Preditiva 34 5 ROTEIRO METODOLÓGICO Considerações sobre a seleção do melhor serviço 42 6 ESTUDO DE CASO Definição do Método de Monitoramento Seleção do trecho a ser Estudado Formação do Banco de Dados Seleção dos índices e seus métodos de cálculo Cálculos para estimativa das retas e seleção do índice mais adequado Estabelecimento do Ponto Preditivo CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 58 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 60 ANEXOS ANEXO I: Elementos geométricos da superestrutura ferroviária 61 ANEXO II: Medição em campo (31/03/2006) ANEXO III: Medição em campo (14/04/2006) ANEXO IV: Medição em campo (28/04/2006) ANEXO V Medição em campo (17/05/2006) ANEXO VI: Medição em campo (02/06/2006) 7

8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 2.1: Bitola larga 14 FIGURA 2.2: Variação da Bitola ( g) 16 FIGURA 3.1: Defeito de Alinhamento em tangente 20 FIGURA 3.2: Linha Desnivelada longitudinalmente 21 FIGURA 3.3: Desnivelamento Transversal em tangente 22 FIGURA 3.4: Alargamento de bitola 23 FIGURA 3.5: Estreitamento de Bitola 24 FIGURA 3.7: Torção 25 FIGURA 3.8 : Cálculo do empeno 26 FIGURA 5.1 : Roteiro Metodológico 38 FIGURA 5.2: Desgaste Horizontal do boleto 43 FIGURA 5.3: Desgaste Horizontal do boleto em um trilho já invertido 42 FIGURA 6.1: Data Logging Trolley 45 FIGURA 6.2: Posição do sensor eletromecânico do Trolley 46 FIGURA 6.3: Display de LCD do Trolley (Fonte: Manual Abtus) 47 FIGURA 6.4: Mapa da MRS Logística: (a) geral; (b) trecho Estudado 48 FIGURA 6.5: Gráfico de inspeção do TrackSTAR no trecho selecionado 50 FIGURA 5.7: Curva 1 51 FIGURA 5.8: Curva 2 51 FIGURA 5.9: Plotagem dos dados coletados - Curva 1 53 FIGURA 5.10: Plotagem dos dados coletados - Curva

9 LISTA DE TABELAS Tabela 3.1: Limites de Tolerância do TrackSTAR 28 Tabela 6.1: Cronograma de medições e Tonelagem Bruta Circulante 52 Tabela 6.2: Comportamento dos índices - (Curva 1 ) 55 Tabela 6.3: Comportamento dos índices - (Curva 2 ) 54 Tabela 6.4: Equações estimadas para os índices de Curva 1 55 Tabela 6.5: Equações estimadas para os índices de Curva 2 55 Tabela 6.6: Projeções da carga acumulada em MTBT para os pontos da Curva 1 56 Tabela 6.7: Projeções da carga acumulada em MTBT para os pontos da Curva

10 1 - INTRODUÇÃO 1.1 Considerações Gerais No momento em que o iminente aumento da circulação de trens na malha da MRS se concretiza concernindo às projeções do volume de carga de seus clientes, a atividade de manutenção se torna função estratégica fundamental à Companhia. A gestão dos ativos da empresa deve disponibilizar seus materiais rodantes, via permanente (VP) e sinalização com confiabilidades cada vez mais altas e focar em um efetivo tratamento das falhas. No caso específico da via permanente, a manutenção impacta diretamente no fator segurança, proporcionando a redução de acidentes, além do conseqüente aumento da produtividade, já que uma VP em bom estado possibilita um aumento da velocidade de circulação dos trens e a conservação do material rodante circulante por sua superestrutura. Esta condição transformou a atividade de manutenção da via permanente em um fator crítico de sucesso, no momento em que os custos de manutenção cada vez mais altos impactam significativamente na despesa total e consequentemente na capacidade de se manter padrões de qualidade satisfatórios. 1.2 Justificativa O aumento da produção gera uma maior necessidade de manutenção, situação que conflita com a dificuldade de intervalos de circulação para as intervenções. Por isso, esta ação deve ser precisa e antes do momento da falha na superestrutura, de 10

11 modo a maximizar seu uso e adequar a manutenção da VP ao os intervalos cedidos para tal. Atualmente na MRS, a manutenção da Via Permanente é predominantemente corretiva, com atuação nos ajustes dos componentes da superestrutura ferroviária a partir do relatório de falhas gerado pelo veículo de avaliação de via Track STAR que indica pontos ou trechos que devem sofrer a intervenção. Esta prática, apesar de baseada em relatórios do Veículo, é por muitas vezes empírica, o carro é utilizado sob a ótica de controle do estado da geometria da linha e não o de monitoração e, desta forma, vem sendo utilizado como um detector de defeitos. Não existe atualmente um acompanhamento sistemático da evolução da degradação da geometria da via, o que poderia propiciar uma base sólida de dados para a implantação de um modelo preditivo de manutenção da superestrutura ferroviária, reduzindo, consequentemente, os custos de manutenção. 1.3 Objetivo A proposta deste trabalho é de um estudo exploratório, em trecho específico da via da MRS Logística S.A., no qual se buscará identificar um parâmetro ou índice que possibilite definir a curva de degradação da via e permitir a implantação de uma abordagem preditiva de manutenção a partir da estimação do no momento certo para intervenção, nem tão precipitado (melhor adequação dos recursos de manutenção/redução de custos de manutenção), nem tão atrasado (o que pode ocasionar defeitos ou acidentes prejudiciais para toda a produção). Este momento será estimado por uma curva de tendência que irá retratar a degradação da geometria da Via versus seu nível de utilização, estimado a partir da variável explicativa Milhões de Toneladas Brutas Transportadas - MTBT. Como objetos de estudo empíricos do trabalho, foram selecionadas duas curvas, entre os km e , no Ramal do Paraopeba, município de 11

12 Belo Vale, Minas Gerais. O referido trecho foi estrategicamente definido, haja vista que a evolução dos defeitos seria mais bem percebida em função da elevada solicitação a que esta submetida a VP tanto no que diz respeito a intensidade do tráfego como o elevado peso dos veículos, já que neste trecho circulam trens carregados e a carregar. Além disto, o perfil da linha, em curva, poderá indicar níveis de desgaste maior que em tangente. 1.2 Organização do trabalho Além desta introdução, o trabalho é composto por mais cinco capítulos, assim relacionados. O Capítulo 2 trata da conceituação dos elementos da Geometria da Via Permanente, tais como: bitola; GWR; alinhamento e nivelamento, a partir de uma revisão bibliográfica. O Capítulo 3, da mesma forma, apresenta as formas de degradação da Via Permanente, relacionadas com os desvios dos parâmetros geométricos definidos no capítulo anterior. Ele apresenta, ainda, os limites de tolerância desses parâmetros. O quarto capítulo mostra e discute os processos de manutenção da Via Permanente, focado na abordagem preditiva, enquanto o capítulo 5 apresenta o roteiro metodológico proposto para a consecução do objetivo proposto. No sexto Capítulo, os dados obtidos das inspeções quinzenais no campo são analisados conforme proposta do roteiro metodológico de modo a obter a modelagem matemática da formação/evolução dos defeitos de bitola no trecho estudado. O capítulo 7 propõe a adequação do estudo para o restante da malha da MRS, através de um novo sistema de gerenciamento da manutenção, e um 12

13 monitoramento pelos relatórios do TrackSTAR. Aqui são também apresentadas as conclusões e recomendações do estudo. O Apêndice I complementa a revisão bibliográfica do Capítulo 2, com foco essencialmente nos parâmetros de curvatura, rampa e superelevação. Nos Anexos 2 a 6 do trabalho são apresentados os dados coletados nas cinco inspeções de campo na forma em que o instrumento de medição exporta para o software MSExcell. 13

14 2 GEOMETRIA DE VIA PERMANENTE O monitoramento dos parâmetros da geometria da via exige, antes de tudo, que se conheça a realidade do trecho estudado com todas suas peculiaridades. A partir daí, pode-se executar uma análise mais adequada da qualidade dos componentes da superestrutura e da própria condição dos parâmetros geométricos. De modo geral, a qualidade da via é definida por um conjunto de parâmetros cujos valores limites estão relacionados à um valor de tolerância definido de acordo com as característica geométricas do trecho em questão de modo a garantir a qualidade da circulação, um melhor planejamento da manutenção, o diagnostico do nível de degradação da via e o dimensionamento dos serviços de correção geométrica dos trechos mais críticos. Os elementos que compõem a geometria da via são as tangentes, curvas circulares, curvas de transição, super-largura, bitola, superelevação e rampa de superelevação. Por não serem objeto direto deste trabalho, a exceção do elemento bitola, todas as demais conceituações e formas de dimensionamentos serão tratadas no Anexo I. 2.1 Bitola Para LIMA (1998), a bitola da via é o parâmetro de maior importância na definição das características geométricas da via, exatamente por definir a base do rolamento dos veículos da uma ferrovia. É em função da distância entre os dois trilhos da via permanente que se dimensiona o tamanho dos dormentes, quantidade de lastro e a bitola entre as rodas do material rodante. O parâmetro bitola pode ser analisado sob dois aspectos: Bitola Carregada e Bitola Descarregada. 14

15 O valor da bitola descarregada é medido de 14 a 16 mm abaixo do topo do boleto do trilho e tem como função primordial servir de guia para o material rodante que trafega na superfície de rodagem da via. No Brasil a bitola preponderante é a métrica ou estreita, com mm. A bitola da MRS é chamada de larga, com mm (Figura 2.1). Temos exemplos de bitola larga na EFC (Estrada de Ferro Carajás) e em parte da FERROBAN. No mundo, a bitola mais presente é a considerada standard, com mm. FIGURA 2.1: Bitola larga Fonte: Rodrigues (2001) Já a bitola carregada é medida por veículos de avaliação da via que, através de equipamentos especiais que aplicam forças verticais e transversais à via de modo a avaliar a resistência da linha simulando a passagem do trem. 2.2 Parâmetros Derivados das Aplicações de cargas Laterais e Verticais A tecnologia GRMS (Gauge Restraint Mesurement System), Sistema de Medição de Resistência de Bitola possibilita a aplicação de forças Laterais (L) e Verticais (V) pelo TEV (Track Evaluation Vehicle, ou Veículo de Avaliação da Via) TrackSTAR, nos valores de kg e kg respectivamente. Esta medição possibilita a análise de outros componentes fundamentais da via, principalmente na prospecção de dormentes. 15

16 A diferença entre as medidas de bitola carregada e descarregada, mostrada na Figura 2.2, em função da força lateral de kg aplicada, fornece o valor do Delta Gauge ( g). FIGURA 2.2: Variação da Bitola ( g) A estimativa da diferença entre o valor da bitola medida com e sem carga caso fosse aplicada uma força lateral de kg entre os trilhos fornece o valor de outro parâmetro: o GWR (Gauge Widening Ratio), dado pela fórmula: g GWR = 7312kg L O GWR é um parâmetro da Via que irá apontar abertura acima do valor limite de tolerância decorrente principalmente de problemas de fixação e dormentação inadequadas, quanto maior for seu valor maior será a degradação do sistema fixações / dormentes. 2.3 Nivelamento da Via Responsável pelo perfeito rolamento do material rodante, o nivelamento é um parâmetro que define a altimetria da via permanente, devendo ser analisado sobre dois aspectos: 16

17 Nivelamento Longitudinal: que pode ser Absoluto ou Relativo. O Nivelamento Longitudinal Absoluto é analisado comparando-se as cotas reais as de projeto para cada trilho (direito e esquerdo). O Nivelamento Longitudinal Relativo tem como referência a cota de outro 2 (dois) ponto da superfície do mesmo trilho. Nivelamento Transversal: Este parâmetro só é analisado relativamente, ou seja, verifica-se a diferença de cota de um trilho em relação ao outro no sentido perpendicular a via. O nivelamento será melhor discutido no Capítulo 3, onde serão expostos os defeitos referentes a este parâmetro. 2.4 Alinhamento da Via O alinhamento é um parâmetro que define a planimetria da via permanente, podendo ser analisado de forma relativa e absoluta: O Alinhamento Longitudinal Absoluto é analisado comparando-se os valores reais levantados na via aos valores de suas abscissa de projeto para cada trilho (direito e esquerdo). O Alinhamento Longitudinal Relativo, também medido para o trilho direito e esquerdo da via, tem como referência a posição planimétrica de outro 2 (dois) ponto da superfície do mesmo trilho. LIMA (1998) sugere que o monitoramento deste parâmetro seja feito a partir da verificação da flecha em curvas, comparadas ao raio de projeto, e também ponto a ponto ao longo da curva. Na tangente a base de medição pode também ser uma corda de 20 metros ou extensões maiores, em função do aparelho de medição disponível. 17

18 O alinhamento será mais bem discutido no próximo capítulo onde serão expostos os defeitos referentes a este parâmetro. 18

19 3 DEFEITOS NOS PARÂMETROS GEOMÉTRICOS Segundo definição de RODRIGUES (2001): a superestrutura é a parte da via permanente que recebe os impactos diretos da carga, cujos principais elementos constitutivos são os trilhos, dormentes e o lastro, que estão sujeitos às ações de degradação provocada pela circulação dos veículos e de deterioração por ataque do meio ambiente. De fato, os desvios dos parâmetros geométricos da superestrutura da via permanente são influenciados principalmente pela freqüência de uso, pela velocidade dos trens, pelo volume de carga bruta transportada, pela estabilidade da super e infra-estrutura ou ainda pelo fato de a Via estar apoiada sobre uma camada de lastro que está sujeita a deslocamentos em todas as direções (LIMA, 1998). O desvio geométrico é caracterizado pela diferença entre o parâmetro real (medido) e o definido em projeto (medida absoluta) ou a partir de uma base predefinida sob a própria via (medida relativa). Se os desvios ultrapassam valores definidos como limites de tolerância estabelecidos pela ferrovia, passam a ser considerados defeitos. A progressão desses desvios, no tempo, caracteriza o que se denominada de degradação da Via Permanente. De forma geral, os desvios na geometria da via são agravados pela baixa qualidade do material (dormentes, trilhos, componentes de fixação) socaria insuficiente e raio de curva pequeno (apertado). A seguir são apresentadas as formas de medir cada um desses parâmetros e os valores limites estabelecidos pela MRS a partir dos quais são considerados com defeitos. Nota-se que cada um representa um modo de medir o desvio de um dos elementos geométricos da via definido no Capítulo 2: desalinhamento, desnivelamento, defeito de Bitola, empeno e torção. 19

20 3.1 Defeito de Alinhamento Se uma corda estendida em dois pontos laterais do boleto de um trilho de um trecho em tangente evidencia uma flecha como mostrada na figura 3.1, então a linha está desalinhada. A linha tracejada (corda) representa o traçado original e a distância X (flecha) indica o tamanho do defeito de alinhamento. FIGURA 3.1: Desalinhamento em tangente Fonte: Rodrigues (2001) LIMA (1998) cita as principais causas do desalinhamento como sendo: Dormente laqueados; Ombro de lastro insuficiente; Desgaste ou quebra de placas de apoio; Quebra ou deformação nos trilhos. 3.2 Defeito de Nivelamento O excesso e mau acondicionamento da carga transportada pelos veículos ferroviários causam sobre-esforços verticais no boleto do trilho que aceleram o 20

21 processo de degradação do parâmetro nivelamento. Este desvio pode ser no sentido longitudinal ou transversal da via permanente e é medido separadamente em cada trilho. Além deste, outros fatores podem também acelerar este processo (LIMA, 1998): Dormentes Laqueados ou defeituosos; Trilhos corrugados; Bolsões de lama; Juntas desniveladas Defeito de Nivelamento Longitudinal Se uma corda estendida em dois pontos na superfície do boleto de um trilho, evidencia uma flecha como mostrada na figura 3.2, considera-se a via desnivelada em seu sentido longitudinal. A linha tracejada (corda) representa o traçado ideal e a distância X (flecha) indica a amplitude do nivelamento longitudinal. FIGURA 3.2: Linha Desnivelada longitudinalmente Fonte: Rodrigues (2001) 21

22 3.2.2 Defeito de Nivelamento Transversal O desnivelamento transversal pode ocorrer na tangente ou na curva. Na tangente sua amplitude é simplesmente a diferença (X) entre os dois trilhos no plano horizontal, como mostra a Figura 3.3 (DUVAL, 2001). FIGURA 3.3: Desnivelamento Transversal em Tangente Fonte: Duval (2001) Na curva horizontal, que tem uma superelevação, o desnivelamento é a diferença de nível entre os dois trilhos menos a superelevação de projeto da curva, ou seja, se a Figura 3.3 representasse a seção transversal de uma linha em curva de superelevação teórica S, o tamanho do defeito serie a diferença entre X e S. Quando em curva o desnivelamento transversal é simplesmente chamado de defeito de superelevação. 3.3 Defeito de Bitola Quando a medida do valor da bitola ultrapassa os limites de tolerância estabelecidos para a mesma, então existe um defeito de bitola que pode ser positivo ou negativo. Os desvios no valor da bitola em tangente acarretam problemas no alinhamento da via. Nas curvas, além deste problema de alinhamento, seu efeito reduz sobremaneira a segurança operacional e amplia e acelera o processo de desgastes nos trilhos e nas rodas. (LIMA, 1998). O defeito de 22

23 bitola pode ser avaliado sob dois aspectos: Alargamento e Estreitamento, que são descritos a seguir Alargamento de Bitola Nesta avaliação, verifica-se o limite máximo admissível para o valor da bitola. Se o valor medido é superior ao estabelecido, então a linha está com alargamento (Figura 3.4): FIGURA 3.4: Alargamento de bitola Fonte: Lima (1998) LIMA (1998) relaciona o defeito de alargamento de bitola a alguns fatores que podem ser responsáveis por este distúrbio: Dormentes em condições ruins ou laqueados; Desgaste da placa de apoio; Tirefonds frouxos ou orifícios desgastados; Desgaste lateral do boleto do trilho; Juntas quebradas ou com folga; Raio de curva muito apertado; Lubrificação Inadequada; 23

24 Qualidade do material empregado (fixação, dormente, trilho); TKB (Tonelada Bruta Transportada) elevado Estreitamento de Bitola Nesta avaliação, verifica-se o limite mínimo admissível para o valor da bitola. Se o valor medido é inferior ao estabelecido, então a linha está com estreitamento (Figura 3.5). LIMA (1998) cita deformações no lado interno do trilho, dormente defeituosos e placas de apoio quebradas como os principais fatores causadores de estreitamento na bitola da Via. FIGURA 3.5: Estreitamento de Bitola Fonte: Lima (1998) 3.4 Empeno e Torção Os fatores causadores dos defeitos de nivelamentos transversais, são também responsáveis pelo aparecimento de Empeno e Torção na linha. Muito mais severos que os demais defeitos de nivelamento, podem acarretar descarrilamento de trens e 24

25 ocorrem, com maior freqüência em linhas que possuem grandes quantidades de juntas consecutivas. O empeno indica a potencialidade de instabilidade para dois truques de um mesmo vagão, enquanto que a Torção focaliza a questão para os dois rodeiros de um mesmo truque Torção Também chamado Twist, a torção é a diferença entre a superelevação (SE1) de um ponto (P1) de referência e a superelevação (SE0) de um ponto (P0) medido anteriormente, a uma distância pré-determinada (bt), como mostra a Figura 3.7: FIGURA 3.7: Torção Fonte: Holemaker (2006) Uma via com torção causa nos vagões o chamado movimento de Twist, daí seu nome. A torsão é usada para indicar qual é a diferença de inclinação entre os dois truques do vagão. 25

26 3.4.2 Empeno (Warp) É a maior diferença entre superelevações dentro de uma determinada distância base de warp (bw). O trecho considerado para análise é aquele que vai de bw/2 para trás até bw/2 para frente do ponto medido. Referência Na Figura 3.8, estamos estudando warp na posição P1. O cálculo é feito tomando-se a maior superelevação em qualquer ponto entre P0 e P2. Em seguida, busca-se a menor superelevação no mesmo trecho. Não importa se esses pontos estão antes ou depois de P1, apenas que eles estejam no trecho definido por bw. O valor warp é a diferença entre as duas superelevações extremas encontradas. FIGURA 3.8 Cálculo do empeno Fonte: Holemaker (2006) 3.5 Tolerâncias dos Parâmetros de Geometria da Via Como dito em todo este capítulo, todo desvio medido na geometria da via se torna defeito ao ultrapassar os limites de tolerância, definidos para a ferrovia em questão. 26

27 Segundo RODRIGUES (2001), embora hajam várias teorias de classificação das tolerâncias, devem existir pelo menos os seguintes níveis: de construção; de segurança; de conforto e de manutenção. A tolerância no nível de construção é aplicada para vias novas para checar a qualidade do trabalho recebido. Como os componentes da via ainda estão novos, essas tolerâncias são as mais exigentes de todos os níveis. Esses valores são também utilizados para o recebimento de obras de renovação e remodelação da via. Os valores das tolerâncias no nível de segurança são definidos de modo a evitar a existência de desvios, que podem gerar descarrilamentos da composição e esforços acima das resistências de apoio e fixação da via. São os valores definidos e que a partir dos quais a circulação de veículos se torna insegura. Apontam à necessidade de serviços urgentes de correção geométrica, os quais possuem prioridade sobre todos os demais. O nível de conforto define valores que venham a proporcionar bem estar aos passageiros. É utilizado largamente nas ferrovias de transporte de passageiros, mas não se aplica às ferrovias de carga e por este motivo, não será detalhado neste trabalho. Os valores das tolerâncias de manutenção são definidos de modo a minimizar o custo total da manutenção, estabelecendo-se, assim, o momento mais conveniente para a intervenção de manutenção. 27

28 A Tabela 3.1 apresenta os valores limites de tolerância dos parâmetros geométricos medidos pelo Veículo de Avaliação da Via TrackSTAR, da Holland, nos trechos da malha da MRS. Tabela 3.1: Limites de Tolerância do TrackSTAR Fonte: PCM Via/MRS (2005) As classes de via apontadas na Tabela 3.1 são definidas pela norma 213 da FRA, artigo 9, e classifica as ferrovias de acordo com os níveis de qualidade da via permanente, aspecto que vem a limitar ou definir as velocidades máximas autorizadas (VMA) de circulação, a saber: Classe 1: VMA para circulação de trens de carga - 16 km/h; VMA para circulação de trens de passageiros - 24km/h. Classe 2: VMA para circulação de trens de carga - 40 km/h ; VMA para circulação de trens de passageiros - 48km/h. Classe 3: VMA para circulação de trens de carga - 64 km/h; VMA para circulação de trens de passageiros - 96km/h. Classe 4: VMA para circulação de trens de carga - 96 km/h; VMA para circulação de trens de passageiros - 128km/h. 28

29 Classe 5: VMA para trens de carga km/h; VMA para a circulação para trens de passageiros - 144km/h. A FRA ainda define uma classe extra, chamada Via Excepcional, com VMA de 16 km/h para trens de carga e circulação de trens de passageiros proibida. Na malha da MRS, encontramos trechos que se encaixam nas classes 1 no pátio de Santos, 2 no pátio de Raiz da Serra (Baixada Santista) e 3, na Linha do Centro. Já na ferrovia do aço, durante algum tempo adotou a classe 4 e depois voltou para a 3. Mas isso não alterou a velocidade de circulação dos trens. Na atualidade, não existe nenhum trecho que possa ser considerado como Classe 5 pela tabela anteriormente apresentada. Atualmente esta classificação é utilizada pelo Veículo de Avaliação da Via TrackSTAR para verificar os limites máximos nas imperfeições da via. Quanto mais alta a classe, menor o limite de tolerância e consequentemente maiores custos de manutenção serão exigidos. 29

30 4 MANUTENÇÃO DA SUPERESTRUTURA FERROVIÁRIA Após a construção da ferrovia e a definição dos níveis de tolerância dos parâmetros geométricos, tornam-se necessárias intervenções para manter os parâmetros geométricos dentro das devidas faixas de tolerância, de modo a garantir a segurança da circulação dos veículos ferroviários. LIMA (1998) define a manutenção da Via Permanente como uma intervenção que utiliza-se de meios materiais e de mão de obra com o objetivo principal de manter a geometria da via nos padrões de qualidade, empregando racionalmente os recursos de forma a disponibilizar o transporte. A degradação dos componentes de via é conseqüência direta da freqüência e intensidade de esforços verticais e horizontais causados pelo material rodante circulante na superestrutura. Segundo RODRIGUES (2001) a degradação dos componentes da superestrutura ferroviária varia em função da qualidade do material empregado na via, das características da infra-estrutura da via, do meio ambiente existente na região na qual o trecho ferroviário está situado, do tipo da manutenção executada e das características da operação a qual a via é submetida. 4.1 Tipos de Manutenção da Superestrutura As primeiras práticas de manutenção da Via Permanente eram feitas apenas com medições de instrumentos simples como a régua de bitola e superelevação e inspeções visuais feitas a pé ou com auto de linha onde o Engenheiro Residente, avaliava o estado geométrico da linha, de uma forma totalmente empírica através da observação do comportamento do auto, da locomotiva ou do vagão. 30

31 O empirismo ainda existe hoje na manutenção da Via Permanente, o direcionamento das ações quase sempre baseadas na experiência profissional de Engenheiros Residentes e Supervisores de Via. Porém os métodos de inspeção evoluíram e os registros hoje são mais confiáveis, o que ao menos norteia a aplicação dos recursos e a adoção de uma política de manutenção para determinação do tipo e volume de serviços a serem realizados e por conseqüência, os custos envolvidos. São três os tipos básicos de Manutenção da Superestrutura da Via Permanente: Manutenção Corretiva, Manutenção Preventiva e Manutenção Preditiva, que é o principal foco deste trabalho Manutenção Corretiva É o método mais primário de conservação. Na medida em que é detectado um defeito, há a necessidade de uma intervenção. A manutenção corretiva pode ser sintetizada pelo ciclo quebra-repara. É a forma mais onerosa de manutenção. Os serviços não são planejados, ocorrem de forma aleatòria, ocasionando aplicação irregular de recursos e paralisações inoportunas no tráfego, que levam à redução da produção e confiabilidade. Não há notícias de que se possa eliminar por completo a manutenção corretiva; mesmo em sistemas mais evoluídos, ocorrem avarias que exigem este tipo de manutenção (RODRIGUES, 2001) Manutenção Preventiva É o tipo de intervenção que acontece de forma cíclica programada, com uma grande concentração de recursos, mecanização de grande porte (Máquina Socadora, Esmerilhadora) e uma organização em nível de produção industrial, 31

32 obtendo-se, com isto, uma significativa redução de custos sem comprometer a segurança do tráfego. É realizada a intervalos fixos de tempo, independente do fato da condição do equipamento já ter ou não um valor crítico de desgaste. Como conseqüência, planos de manutenção preventiva podem trazer resultados inferiores aos esperados e tornar onerosa a manutenção já que as intervenções são baseadas na crença de que há uma relação entre a probabilidade de falha (confiabilidade) e o tempo em operação (RODRIGUES, 2001). A realização em excesso de serviços de correção geométrica da superestrutura da via permanente ferroviária provoca a degradação prematura do lastro. Por este motivo torna-se importante determinar o adequado momento de intervir antes da ocorrência da falha. LIMA(1998) classifica os serviços preventivos de três formas, a saber: a) Renovação e Substituição: Troca total ou parcial dos componentes da superestrutura por novos (renovação) e reemprego de materiais com menos desgaste no lugar de outros que já atingiram o limite de desgaste (substituição). Como exemplos de serviços ligados a esse tipo de intervenção pode-se citar: Substituição de dormentes; Limpeza e recomposição do lastro; Substituição dos trilhos gastos ou defeituosos; Inversão de trilhos. b) Revisão: acontece de forma rotineira, com o objetivo de não só remover os defeitos já existentes, mas também os que estão em formação. Os serviços relacionados à revisão periódica são, principalmente: Puxamento de curvas; Nivelamento da Via; 32

33 Nivelamento de Juntas; Alinhamento de tangentes; Socaria Mecanizada c) Pequena Conservação: consiste em intervenções de pequena amplitude com o objetivo de impedir que as condições da via afetem a segurança, como: Reforço da fixação; Correção de bitola; Socaria Manual; Eliminação de fraturas em trilhos; Serviços de Ronda (colaborador responsável pela inspeção da Via e execução de pequenos reparos manuais). Tradicionalmente, a manutenção da via permanente ferroviária é executada preventivamente, de modo sistemático e dentro de critérios de períodos preestabelecidos, partindo do pressuposto que a superestrutura se degrada numa taxa uniforme e conhecida, o que na realidade, não acontece, visto que cada trecho conta com peculiaridades próprias de ambiente, solo e volume de transporte. Na MRS, a manutenção tem como referência principal os gráficos gerados pelo TrackSTAR e os conceitos de limite de Manutenção e limite de Segurança. Se um parâmetro qualquer, medido pelo Track STAR, estiver acima da tolerância definida para a classe da Via medida, então se diz que este parâmetro, neste ponto específico, rompeu ou ultrapassou o limite de segurança, sendo necessária uma intervenção corretiva no local. Porém, existem valores que indicam aos gestores de manutenção de via a proximidade do limite de segurança para cada parâmetro. Este valor é o chamado Limite de Manutenção, que possibilita indicar a necessidade de uma intervenção preventiva, de modo a se evitar o defeito antecipadamente. Como exemplo pode-se citar o parâmetro Bitola em uma via de classe 3. O limite de segurança estabelecido 33

34 para este parâmetro é de 1632 milímetros. A partir de 1625 milímetros (limite de Manutenção) programa-se uma intervenção para prevenir o aparecimento do defeito Manutenção Preditiva A abordagem preditiva de Manutenção estabelece por premissa que todo componente de um sistema possui uma vida útil detectável, de modo que as alterações de suas propriedades dão a indicação da proximidade do momento da falha, proporcionando um tempo hábil para a intervenção de manutenção (RODRIGUES, 2001). O uso da tecnologia disponível para inspeção dos parâmetros geométricos da Via Permanente permite o monitoramento contínuo do funcionamento do componente, deste modo podem subsidiar um trabalho de determinação do momento mais adequado (ponto preditivo) para a execução de uma intervenção preventiva, minimizando trabalhos desnecessários e reduzindo despesas. Vale ressaltar, aqui, que a manutenção preditiva vem aliada a uma intervenção preventiva, já que o monitoramento e previsão do momento da falha exigirão uma programação de atividades de prevenção da ocorrência da falha, antes que a mesma aconteça. Como exemplos de instrumentos de inspeção de parâmetros da superestrutura ferroviária na MRS, podem-se citar: Veículo de Avaliação da Via (TEV): A MRS utiliza o veículo TrackSTAR, fabricado pela americana Holland. É um caminhão autopropulsado, dispondo de um sistema rodoferroviário. Utiliza emissores de laser e câmeras de vídeos de altíssima velocidade e definição para captação de imagens, adquirindo os dados em tecnologia non contact. Adicionalmente, o Track STAR está equipado com uma caixa inercial, que consiste em um conjunto 34

35 de giroscópios, acelerômetros e sensores de posição de alta precisão, que fornecem dados como Torção, Empeno, Alinhamento, Nivelamento Longitudinal, desgaste do trilho, bitola sem carga e carregada. Trolley: equipamento leve e de propulsão humana, o Trolley mede parâmetros da via como Torção, Empeno, Bitola, Superelevação, rampa e nivelamento. É de fácil manipulação e conta com sensores analógicos que coletam os dados e enviam para uma CPU de bordo que decodifica as informações analógicas para digitais. Ultra-som: Montado sobre uma estrutura parecida com o Trolley, o Ultra-som avalia as condições mecânicas do trilho, detectando sinais de fadigas e trincas internas, através de emissão de raios X na superfície do trilho. Por falta de um monitoramento constante dos parâmetros e de um processo adequado de análise, não se conhece perfeitamente a curva de degradação da via. Este fato impede que se determine de forma adequada, quando exatamente a amplitude deste parâmetro se tornará um defeito, o que possibilitaria a manutenção atuar preditivamente otimizando o uso do ativo até seu limite real. O monitoramento dos parâmetros geométricos e o processo de análise adequado dos dados permitem identificar no momento certo para a intervenção da manutenção, nem tão antecipado, nem tão postergado. A atuação precoce, como sugere a prática preventiva clássica baseada nos ciclos de revisão programados, implica numa possível subutilização do ativo, visto que o mesmo poderia ser utilizado por mais tempo já que sua substituição poderia se dar mais próximo do fim de sua vida útil. Como conseqüência, este modo de atuação aumenta os custos de manutenção. Por outro lado, uma atuação tardia pode comprometer inaceitavelmente a segurança operacional com o aumento da probabilidade de ocorrência de acidente e risco de aparecimento de falhas, implicando a necessidade de intervenção corretiva, o que também aumenta os custos da manutenção. 35

36 Assim, através de um modelo de degradação definido para cada trecho, poderse-á estimar o momento mais adequado para realização dos serviços de manutenção otimizando a utilização dos materiais e serviços que compõem a via permanente possibilitando que eles desempenhem mais adequadamente suas funções sem aumentar os riscos operacionais. Este trabalho visa contribuir para a implantação da manutenção preditiva na via permanente ferroviária, a partir de um melhor conhecimento do comportamento da degradação da bitola da via e de como estabelecer mais adequadamente o momento e o melhor serviço a ser executado em cada situação. Para tanto, propõese um procedimento alternativo para o diagnóstico de um índice de degradação que possibilitará estabelecer a passagem entre ações preventivas e preditivas. 36

37 5 ROTEIRO METODOLÓGICO A revisão bibliográfica apresentada até aqui mostra que a manutenção preditiva exige um monitoramento periódico dos parâmetros que possam retratar estatisticamente a curva de degradação de um trecho da via permanente a fim de estimar o momento mais propício para realização de suas intervenções. O roteiro a seguir proposto estabelece uma seqüência de ações que, implantadas, propiciarão a seleção de um índice de avaliação da qualidade da geometria via permanente ferroviária (elemento crítico) cuja tendência permita estabelecer sua curva de degradação com adequada confiabilidade e o estabelecimento do valor de seu limite admissível, o que possibilitará determinar o instante da intervenção da manutenção preditiva (Ponto Preditivo). Com a finalidade de esclarecer a seqüência adotada no trabalho e suas etapas do processo, mostra-se à figura 5.1 o fluxograma das etapas. De início, se propõe a escolha do método de monitoramento que deverá ter como base a disponibilidade de equipamentos, as rotinas de registro vigentes e os valores de tolerâncias já estabelecidos pelas normas ou pela prática na condução do cotidiano da manutenção. Para o cumprimento da segunda etapa, impõe-se que o trecho escolhido seja representativo da malha em estudo devendo apresentar as mesmas características de operação, transporte, clima, material empregado, tipo de manutenção, características geométricas, característica de infra-estrutura etc. Este trecho de via selecionado deverá ser composto por um único elemento de planta (curva ou tangente) a fim de garantir a homogeneidade geométrica. Com o trecho e o método de monitoramento definidos, faz-se necessário programar e realizar as medições do parâmetro bitola a fim de constituir um banco de dados primário para a análise do comportamento do parâmetro na medida em 37

38 que evolui o peso total dos trens que sobre a via circulam (variável independente milhões de toneladas brutas transportadas - MTBT). ROTEIRO METODOLÓGICO DEFINIÇÃO DO MÉTODO DE MONITORAMENTO SELEÇÃO DO TRECHO A SER ESTUDADO FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS PRIMÁRIO SELEÇÃO DOS INDICES E METODO DE SEU CÁLCULO SELEÇÃO DO ÍNDICE MAIS ADEQUADO ESTABELECIMENTO DO PONTO PREDITIVO DEFINIÇÃO DO MELHOR SERVIÇO FIGURA 5.1: Roteiro Metodológico 38

39 A quarta etapa compreende a seleção dos índices e seus respectivos métodos de cálculo já que o parâmetro a ser monitorado e a variável explicativa (independente), por definição inicial, são a bitola da via e a tonelagem bruta que sobre o trecho circula. Entre eles deverão ser selecionados aqueles possíveis de serem aplicados em função da disponibilidade de informação sobre seu procedimento de cálculo. A seleção do índice mais adequado capaz de, com significância estatística definida, representar a degradação da geometria da via permanente, em função de seu uso, passa inicialmente pela escolha de um modelo geral que represente adequadamente sua curva de degradação. Assim, para cada índice selecionado deverá ter estimada sua curva evolutiva, tendo como variável explicativa a quantidade de trafego que sobre a via circulou medida em MTBT no intervalo considerado. RODRIGUES (2001) define o comportamento da evolução da degradação da via como sendo linear ao longo do tempo, hipótese que será adotada neste trabalho. Neste caso, temos que a variável independente MTBT (X) exerce influência nos valores da bitola (Y) de uma forma que, se aproximarmos os pontos a um eixo médio, teremos uma reta, dada pela equação geral Y= a + bx+ U. O parâmetro b indica a influência do MTBT sobre a medida de bitola. O parâmetro a (termo constante) indica a ausência de alteração significativa da Bitola entre unidades de observações, no âmbito da amostra utilizada, depois de descontada a influência da variável independente. O termo aleatório U expressa a influência de um conjunto de variáveis individualmente irrelevantes, que não figuram explicitamente no modelo e que produzem um desvio em relação ao que a variável dependente deveria ser, se a relação fosse determinística. 39

40 Considerando a ausência de autocorrelação ou independência do termo U em relação a X e a abordagem pelo Método dos Mínimos Quadrados para obter as estimativas dos parâmetros a e b, a partir de uma amostra de valores Y i e X i, de modo que os erros ou resíduos sejam mínimos, então temos que E (u i X i ) = 0. (RODRIGUES, 2001) Utilizando o Modelo de Regressão Linear Simples (FONSECA E OUTROS, 1985) pode-se estimar o valor total do volume de tráfego em MTBT que levará o valor do parâmetro bitola a ultrapassar o Limite de Segurança de 1632 mm. Sabese que as equações normais para o Método dos Mínimos Quadrados são: Y = na + b X XY = a X + b ( I) 2 X ( II) Onde n é o número de amostras. Na determinação de a e b, podemos, primeiramente dividir todos os termos da equação (I) por n, assim: Y na b = + n n n X Sendo Y = X Y e = X, então: n n Y = a + bx ou ainda: a = Y bx Substituindo o valor de a na equação (II): ( Y bx ) X b XY = + 2 = Y X bx X + b X 2 Y X ( X ) 2 XY = b X XY ou: n X 2 n 40

41 Portanto: b Y X XY n = 2 X 2 ( X ) n A quinta etapa trata da seleção do índice mais adequado para representar o processo de degradação da geometria da via permanente. Esse problema se resume em identificar, entre os índices selecionados, aquele cuja inter-relação entre seu valor relativo e o nível de produção se apresenta estatisticamente robusta. A utilização adequada de modelo de regressão linear pressupõe a verificação da satisfação de alguns pressupostos básicos para que tal estimativa seja válida em termos de confiabilidade (FONSECA E OUTROS, 1985). Neste trabalho, em virtude da exigüidade de tempo e do caráter exploratório da pesquisa, esses pressupostos serão, a priori, considerados atendidos. Assim, o índice mais adequado para representar o processo de degradação da geometria da via permanente será aquele cujo modelo apresentar maior valor do coeficiente de determinação R 2 que é a medida mais utilizada para aferir o grau de ajuste de uma reta de regressão, ou seja: R 2 mede a proporção ou a porcentagem da variação total em Y explicada pelo modelo de regressão. Para o estabelecimento do ponto preditivo, ou seja, o momento exato da intervenção de manutenção será executado, para cada trecho, pela estimativa do valor acumulado da produção em toneladas brutas, calculada substituindo-se, na equação de estimação, a variável explicada pelo valor de seu limite admissível. Dispondo-se da estimativa do valor acumulado da carga necessária para o índice atingir seu valor limite admissível (Pt), de posse do valor acumulado da produção até a data de registro da via (Pa) e sabendo-se a programação mensal de produção do trecho (Pm), o período de tempo (T), em meses, entre esta data e o momento em que se deverá proceder a intervenção de manutenção preditiva será determinada pela equação: T = ( Pt Pa ) / Pm 41

42 5.1 - Considerações sobre a seleção do melhor serviço (sétima e última etapa) Definido o momento da falha, é importante que se saiba qual a melhor forma de atuação no local onde será feita a intervenção. Independentemente do método utilizado para definir o momento da intervenção, deve-se ter em mente que existem vários tipos de intervenção que podem corrigir o desvio do parâmetro bitola. Cada um implica em uma forma de atuação específica de modo a racionalizar custos de material e mão de obra e tempo de paralisação da linha. A abertura do parâmetro bitola pode ser causada pelo desgaste lateral do boleto do trilho, por insuficiência de retenção da fixação pelo dormente, por desgaste na placa de apoio, por problemas na fixação, defeitos na fixação do trilho etc. Da mesma forma os defeitos de fechamento de bitola podem ser causados por rebarbas na face interna dos trilhos, defeitos em sua fixação etc. Dependendo do agente causador deve ser programado um tipo específico de serviço para sua correção. O atrito das rodas dos veículos ferroviários na lateral do boleto externo da curva provoca um desgaste do boleto do trilho, sendo o mesmo detectado como um problema de bitola aberta (ver figura 5.2). Assim, quando o valor da abertura da bitola indicar a necessidade de uma intervenção de manutenção, deve-se, antes de definir o tipo de intervenção verificar o valor horizontal desse desgaste. Por exemplo, uma bitola de 1632 milímetros exige uma atuação corretiva. No entanto, se o boleto apresentar um desgaste horizontal de 20 milímetros, um trilho com a lateral sem desgaste pode ser utilizado de modo que, ao final de sua instalação, teremos uma bitola de 1612 milímetros, dentro dos limites de tolerância e sem a necessidade de uma correção na furação dos dormentes. 42

43 h - influência do desgaste horizontal na bitola FIGURA 5.2: Desgaste Horizontal do boleto Fonte: VP/MG (MRS) Uma outra opção para corrigir esse tipo de situação seria a inversão dos trilhos da curva, o trilho externo passaria para o local do interno e o interno para o local do externo, desde que a área total desgastada do trilho externo não comprometa sua ação estrutural. Convenciona-se chamar esse tipo de intervenção de Inversão de Trilhos. Supondo, agora, uma situação em que o trilho externo apresente desgaste nos dois lados do boleto e que seu total represente uma perda de cerca de 30% de sua área, neste caso a melhor decisão seria a Substituição do Trilho por outro novo, sucatando o material substituído (ver figura 5.3). h - influência do desgaste horizontal na bitola Trilho invertido - perda de área acentuada FIGURA 5.3: Desgaste Horizontal do boleto em um trilho já invertido Nas situações em que a bitola se apresenta aberta e não existe desgaste significativo da lateral do boleto, é sinal que a abertura pode ser causada por um 43

44 desgaste na placa de fixação, fixação deteriorada, furação inadequada do dormente ou dormente danificado. Se o problema for causado pelo desgaste da placa de apoio, fixação deteriorada ou por dano no dormente, deve ser programada a substituição do material deteriorado. Se não for o caso, a melhor intervenção será a ajustagem da distância entre as duas filas de trilhos à medida de 1600 milímetros pelo reposicionamento de uma das filas através de uma nova furação no dormente. Note-se que nos casos de fixação e dormentes deteriorados, a diferença entre o valor medido da bitola com carga e sem carregada gera um valor do GWR elevado, o que indica que os dormentes e a fixação no local não estão exercendo suas funções corretamente. Assim, a melhor opção será programar uma Consolidação da Fixação ou uma Substituição de Dormentes. 44

45 6 ESTUDO DE CASO A construção conceitual e prática do procedimento de pesquisa parte do acompanhamento do comportamento do parâmetro Bitola medidos quinzenalmente, considerando-se os milhões de toneladas brutas transportadas (MTBT), no local, durante os intervalos de medição. 6.1 Definição do Método de Monitoramento O método de monitoramento é caracterizado pelo tipo de instrumento e freqüência de medição empregada. O equipamento disponível na MRS, utilizado em larga escala pelas residências de Via Permanente, é o Data-Logging Trolley ABT4370, tratado aqui simplesmente por Trolley. Segundo seu fabricante, HOLEMAKER (2006), trata-se de uma estrutura tubular, construída sob rígido controle dimensional, pouco suscetível a dilatações sob temperatura ambiente, com sensores eletrônicos que se apóiam sobre os trilhos, como mostra a Figura 6.1 a seguir: FIGURA 6.1: Data Logging Trolley Fonte: Abtus (2006) 45

46 É um arranjo de duas estruturas de hastes tubulares, denominadas Viga principal e Moldura em A, com os referidos sensores eletro-mecânicos dispostos em quatro posições e em contato contínuo com a linha de bitola do trilho (Figura 6.2). Três destes sensores se localizam na Moldura em A, posicionada em uma fila de trilho, à esquerda do sentido de operação e o quarto sensor fica posicionado na Viga Principal, montada ortogonalmente à Moldura em A e assentada na fila de trilho oposta. FIGURA 6.2: Posição do sensor eletromecânico do Trolley Fonte: Abtus (2006) Os sensores extremos da Moldura em A estão eqüidistantes 0,75m, o que permite que os dados sejam coletados em intervalos múltiplos de 0,75m até 6 metros. Deslocando o aparelho ao longo da linha, os quatro sensores fornecem uma medição discreta da Bitola, da Superelevação (SE), da Torção, da Inclinação (Gradiente) e da Corda 1, segundo o intervalo considerado. O parâmetro Empeno é calculado pelo software que acompanha o instrumento após à definição do comprimento de sua base pelo usuário 2. As medidas analógicas são transformadas em valores digitais através de uma CPU com display de LCD, acoplada à haste de operação da Viga Principal e 1 Gradiente e Corda medidos pelo Trolley são simplesmente ignorados na MRS, por ser uma base de medida muito curta, menor que a base rígida de truque dos vagões de manga T. 2 Na MRS adota-se a distância de 20 metros, referente à medida entre os truques do vagão de maior comprimento utilizado pela operadora, vagão plataforma de manga S - PGS 46

47 apresentado no esquema da Figura 6.3. Esta CPU é alimentada por uma fonte DC de 12V que é posicionada na Viga principal. FIGURA Display de LCD do Trolley Fonte: Manual Abtus O relatório de saída é gerado pela CPU e transferido para um software específico para o ambiente Microsoft Windows. Daí, os dados podem ser exportados para MS-Excell, de forma a tornar mais amigável o tratamento e análise dos resultados das medições. 6.2 Seleção do Trecho a Ser Estudado Utilizando os critérios esposados no roteiro metodológico, foram selecionadas duas curvas no município de Belo Vale, Minas Gerais. O trecho situa-se no Ramal do Paraopeba, com metros de linha na parte Norte da Malha da MRS, entre os pátios de Joaquim Murtinho e Barreiro. A Figura 6.4 mostra a localização do trecho na malha da MRS. 47

48 (a) (b) FIGURA 6.4: Mapa da MRS Logística: (a) geral; (b) detalhe do trecho estudado Fonte: MRS (2006) 48