Case de sucesso: Instrumentação de ferrovia

Tempo de leitura: 4 minutos

A Kot realizou um trabalho de instrumentação dos trilhos de uma ferrovia que conecta dois estados brasileiros. Neste artigo você poderá entender mais sobre esse Case de Sucesso desenvolvido pela equipe da empresa!

Introdução

Descarrilamentos em vias férreas são ocorrências graves que devem ser prevenidas, pois, além de causar perdas materiais e interrupções das vias, podem ocasionar  acidentes fatais. Nesses casos, os principais pontos a serem observados são o aumento de carga no flange da roda, a diminuição da carga vertical e o aumento do ângulo de ataque das rodas. [1]

Um dos métodos para avaliar descarrilamentos foi proposto por Nadal, que correlaciona os valores de carga lateral e vertical (L/V). Quando esse coeficiente supera o limite de Nadal, ocorre um deslocamento de baixo para cima do flange da roda sobre o trilho, ocasionando o descarrilamento. [2]

A Figura 1 apresenta o mecanismo de descarrilamento em que é aplicável a condição de Nadal.

Figura 1: Mecanismo de descarrilamento. [1]

Modelo computacional

Em um trabalho anterior, também desenvolvido pela Kot, foi modelado computacionalmente o conjunto trilho, dormente e lastro, conforme Figuras 2 e 3.

Figura 2: Modelo tridimensional do conjunto. [3]
Figura 3: Vista geral do modelo tridimensional do conjunto. [3]

Cargas verticais foram aplicadas no modelo em três pontos de contato diferentes sobre o dormente e em três pontos de contato na região entre dormentes, assumindo-se a excentricidade da carga vertical em relação a linha central do trilho.

A extensometria, método aplicado neste estudo, é empregada para a avaliação das deformações superficiais de materiais. Para entender mais sobre a aplicação dos extensômetros, confira os artigos do blog da Kot: 

Instrumentação proposta pela Kot

A metodologia proposta pela Kot para a realização dos testes de campo está descrita abaixo:

  • Para a avaliação da carga vertical, foram instalados extensômetros em ambas faces da alma do trilho, intervalados e alinhados aos dormentes imediatamente abaixo. Dessa forma, foi possível coletar as cargas laterais e verticais. A calibração das cargas laterais foi realizada com o auxílio de um cilindro hidráulico. Em seguida foi realizada a avaliação da influência da carga vertical sobre a região de carga lateral, conforme mostrado na Figura 4.
Figura 4: Avaliação da influência da carga vertical sobre a região de carga lateral. [3]

Foram instrumentadas regiões estratégicas da via, a partir do histórico de falhas anteriores. As medições foram feitas com extensômetros, para coleta de deformações e também com LVDT (transdutor de deslocamento variável linear) para medição do deslocamento vertical do dormente para posterior avaliação da rigidez do lastro. Algumas imagens do trabalho de campo podem ser vistas nas Figuras 5, 6 e  7.

Figura 5: Extensômetros fixados na alma do trilho. [3]v
Figura 6: Extensômetros fixados na alma do trilho. [3]
Figura 7: Calibração da carga lateral na via. [3]

Resultados

Os resultados numéricos obtidos foram comparados com os gerados pelo método de Chevron, por meio da simulação computacional. Essas análises numéricas permitiram a avaliação dos efeitos dos parâmetros de excentricidade de carga vertical e valores de carga lateral. Ambos os métodos apresentaram uma necessidade de calibração para avaliação correta das deformações. 

As vantagens do método proposto pela Kot consistem em possibilitar a obtenção dos dados desejados em casos de vandalismo, rompimento de cabos, entre outros erros. Além disso, a metodologia apresenta um menor tempo de instrumentação, uma vez que utiliza menos sensores que o previsto por Chevron. 

Conclusão

O método sugerido pela equipe da Kot apresenta vantagens quando comparado com a metodologia convencional, pois favorece o desenvolvimento do estudo de forma mais confiável em função da análise e comparação dos dados dos testes experimentais e o modelo teórico computacional. Além disso, a instrumentação é realizada com um período menor de tempo, tornando o estudo ainda mais vantajoso para as empresas. Ressalta-se que a Kot possui um grande know-how na área, tendo instrumentado centenas de ativos, podendo avaliar diferentes contextos de operação e contribuir com os resultados dos seus clientes. Consulte nossa equipe para maiores informações.

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Equipe KOT Engenharia

Com mais de 27 anos de história e diversos serviços prestados com excelência no mercado nacional e internacional, a empresa promove a integridade dos ativos dos seus clientes e colabora nas soluções dos desafios de Engenharia. Para essa integridade, utiliza ferramentas para o cálculo, inspeção, instrumentação e monitoramento de estruturas e equipamentos.

Referências:

[1] GWALIOR, MAHARAJPUR, A Technical Guide on Derailments, CAMTECH/M/3, Abril 1998

[2] B. MARQUIS & R. GREIF, “Application of Nadal Limit in The Prediction Of Wheel Climb Derailment”, in Joint Rail Conference, [S.I], 2011.

[3] Arquivo Kot Engenharia.

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