Manipulador de dormentes rodoferroviário Clerildo Vieira¹, Decio Vincenzi²*, Helder Torres³ 1 Engenharia Ferroviária Railway Engineering - Vale S.A. Praça João Paulo Pinheiro, s/n,35010-330 Governador Valadares, MG - Brasil 2 Engenharia Ferroviária Railway Engineering - Vale S.A. Av. Dante Michelini, 5500, 29090-900 Vitória, ES - Brasil 3 Engenharia Ferroviária Railway Engineering - Vale S.A. Av. de Ligação, 3580, Predio 4, MAC, Nova Lima /MG, CEP: 34.000-000 T. 55 (31) 3916-2110 Carrier: 917 e-mail: 1º clerildo.vieira@vale.com, 2º decio.vincenzi@vale.com, 3º helder.torres@vale.com Resumo Com o constante acréscimo de volume de carga e a necessidade de sermos cada vez mais seguros e produtivos em nossas operações, a Engenharia Ferroviária da Vale em parceria com um fornecedor de longa data, desenvolveram um equipamento para substituição de dormentes de forma versátil e eficiente. O problema surgiu na substituição de dormentes de madeira sobre pontes não lastradas e a solução para esse problema se estendeu também para outras aplicações mais amplas. O equipamento foi fabricado utilizando como base uma mini escavadeira consolidada no mercado nacional e adaptada com sistema ferroviário, atracadores hidráulicos, sistema tracklift e lança manipuladora de dormentes com sistema auxiliar de vibração que propicia a substituição dos dormentes de forma eficiente e segura. Palavras-Chaves: Via Permanente, Dormente, Manipulador. 1. INTRODUÇÃO O processo de troca manual dos dormentes em pontes não lastradas é considerado uma atividade de alto risco bem como de baixa produtividade. Primando pela excelência na execução da tarefa de substituição deste tipo de dormentação buscou-se desenvolver no mercado nacional um equipamento que provesse o aumento de segurança e produtividade para a realização desta atividade. Todo o processo teve como inicio de estudo a substituição dos dormentes da ponte do Terminal Ilha de Guaíba (TIG) sendo uma ponte não lastrada sem plataformas laterais livres conforme a seguir: Fig.1 - Ponte entre o a Ilha de Guaíba e o continente Fonte: Autores A proposta concebida foi de mecanizar o processo para ganhos de produtividade e reduzindo riscos com segurança e ocorrências ambientais.
2. CENÁRIO ATUAL Os serviços de manutenção da via permanente utilizados nas pontes não lastradas são basicamente executados manualmente e com algumas operações de carga dos dormentes, retirada dos trilhos e contratrilhos de forma semimecanizada de operação. Fonte: Fabiano Batista 3. PROPOSTA DE PROJETO Após visita técnica de especialistas da Vale ao Terminal Ilha de Guaíba, foi identificada a necessidade da substituição de toda a dormentação da ponte que liga a ilha ao continente. A ponte possui aproximadamente 1700 metros de extensão, com a superestrutura metálica, tendo a instalação dos dormentes diretamente sobre as vigas, sendo efetuados entalhes na parte inferior dos dormentes de forma a garantir o alinhamento e nivelamento da grade além da resistência lateral da via conforme segue: Fig.2 - Troca manual dormentação Viaduto EFVM Fonte: Fabiano Batista Fig.3 - Troca manual de dormentes em viaduto EFVM Fonte: Fabiano Batista Fig.5 - Detalhe do entalhe nos dormentes Fonte: Autores A quantidade de dormentes sobre a ponte é de aproximadamente 4000 unidades, cujas dimensões são de 3,30m x 0,25m x 0,25m, contribuindo com a complexidade de sua troca manual. Fig.4 - Manipulação manual de dormentes Toda esta configuração impossibilita a troca dos dormentes de forma pontual, contribuindo para um aumento do risco de falhas e aumento de custo, uma vez que as substituições devem ocorrer a eito, devido à necessidade de se
retirar os trilhos de rolamento, contratrilhos e calhas. Em linha com os valores da empresa, além dos desafios acima citados acrescenta-se a necessidade de evitar a queda destes dormentes dentro do mar gerando um passivo ambiental para a Vale: capacidade técnica de produzir um equipamento que atendesse as necessidades de forma segura e versátil. Na primeira concepção proposta pelo parceiro a ideia é que o equipamento utilizado fosse uma mini escavadeira em função da agilidade e baixo peso para ser transportado para outras localidades. As rodas ferroviárias seriam instaladas transversalmente às esteiras e o implemento de remoção seria sob o equipamento. Após a remoção dos dormentes, com a utilização do braço da mini-escavadeira, estes seriam depositados em uma vagonete especial e uma nova peça seria instalada da mesma forma. Fig.6 - Mar sob a ponte do TIG Fonte: autores Com o intuito de estender o desenvolvimento de projetos para todas das ferrovias da Vale, buscou-se a aplicabilidade deste equipamento num primeiro momento para a EFVM, que possui 31 pontes não lastradas com possibilidade de utilização deste equipamento. Fig.8 - Projeto conceitual 4. PROJETO CONCEITUAL O primeiro rascunho elaborado visava um equipamento com condições de elevar os trilhos permitindo a pega do dormente, sua elevação até a liberação do entalhe e o deslocamento lateral livrando-o das vigas. Fig.9 - Projeto conceitual - detalhe das rodas ferroviárias Fig.7 - Primeiro rascunho do desenvolvimento Fonte: autores Tendo as condições citadas anteriormente a área de Engenharia Ferroviária da Vale buscou um parceiro estratégico com
Fig.10 - Projeto conceitual - detalhe da garra sob o equipamento Fig.12 - Documentação Técnica Mini-escavadeira CAT 305.5 Fonte: Caterpillar.com 5. FABRICAÇÃO A fabricação foi dividida em etapas para facilitar o planejamento do projeto. Fig.11 - Projeto conceitual da vagonete Teve inicio com a instalação do sistema rodoferroviário, com a instalação diferente o projeto conceito. O local de instalação seu no sentido das esteiras, o que permitiu uma maior mobilidade da maquina. Após a elaboração do projeto conceitual pelo parceiro, outra rodada técnica fora realizada e adequações do projeto foram propostas baseadas na experiência em manutenção ferroviária pela equipe da área de Engenharia Ferroviária da Vale. Tendo sido o projeto validado por todos os membros participantes, iniciou-se o processo de fabricação do mesmo. A decisão de escolha do fornecedor da mini escavadeira se deu levando em consideração fatores como: empresa parceira da Vale, know-how da Vale com equipamentos Caterpillar e desenvolvedor com certificação OEM da Caterpillar. Tendo o fornecedor, realizaram-se os cálculos de capacidade dos equipamentos possíveis e optou-se pelo modelo 305.5 conforme documentação técnica do fabricante: Fig.13 - Kit ferroviário para CAT 305.5 o sistema de elevação e atracamento para içamento da grade ou das filas de trilhos foi instalado frontalmente à cabine de operação, dando maior visibilidade e precisão durante a operação.
Fig.14 - Sistema de elevação e atracador Para a ferramenta de remoção dos dormentes, tentou-se otimizar a extração e recolocação através de um conceito já bastante utilizado por equipamentos de substituição de dormentes, ou seja, uma garra deslizante, o que permite maior agilidade no processo. O grande diferencial do dispositivo de remoção foi a movimentação de inclinação do conjunto da garra, bem como vibração de todo o conjunto, facilitando a remoção ou instalação dos dormentes também em vias lastradas. Fig.16 - Transporte sobre carroceria Dando continuidade à validação, efetuou-se o teste numa linha lastrada, com um lastro semi colmatado. Fig.17 - Testes iniciais Fig.15 - Garra para manipulação de dormentes Desenvolvimento de equipamento para substituição de dormentes em locais críticos de forma eficiente e segura para a segurança operacional e pessoal e para o Meio ambiente 6. TESTES EXPERIMENTAIS Os primeiros teste foram efetuados na EFVM, iniciando a validação do desafio proposto ao fabricante, o equipamento foi transportado até o local de teste em um caminhão e descarregado utilizando o próprio guindaste, conforme fotos abaixo: Fig.18 - Extração de dormente de madeira em via lastrada Como todo teste de protótipo, alguns pontos foram observados durante a operação. Foi identificado a necessidade de inclinação da garra de pinçamento do dormente, além do corpo deslizante. 7. PROXIMOS PASSOS Todo o desenvolvimento foi concebido para bitola larga tendo como base a ponte do TIG,
mas por questões de logística e facilidades na programação de testes, o equipamento teve seu sistema ferroviário concebido na bitola métrica. A partir destes testes e destas melhorias implementadas, o equipamento estará nas condições de executar os serviços para qual foi desenvolvido. O teste em pontes não lastradas ainda não ocorreu devido a falta de disponibilidade na EFVM.