Priscilla Meritello Pinto Rev Entrega - transportes.ime.eb.br · de 138,9 bilhões de...

MINISTÉRIO DA DEFESA

EXÉRCITO BRASILEIRO

SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

MRS LOGÍSTICA S.A.

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA FERROVIÁRIA

PRISCILLA MERITELLO PINTO

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO D E

CARGA

Rio de Janeiro

2012


MRS LOGÍSTICA S.A.


MODELO TÉCNICO-ECONOMICO PARA ESCOLHA DE DORMENTE

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Programa de Pós- Graduação

em Transporte Ferroviário de Carga do Instituto Militar de Engenharia do Rio de

Janeiro como parte dos requisitos para obtenção do certificado de especialização

pelo curso de Pós-Graduação.

Orientador: Profº Cel Diogo

Tutor: Leonardo Soares

RIO DE JANEIRO

2012


MRS LOGÍSTICA S.A.


MODELO TÉCNICO-ECONOMICO PARA ESCOLHA DE DORMENTE

Monografia apresentada ao Curso de Pós Graduação em Engenharia Ferroviária

do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de

Especialista em Engenharia Ferroviária.

Orientador: Profº Cel Diogo

Tutor: Leonardo Soares

Aprovada em 27 de Junho de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:

_______________________________________________________________

Silveira Lopes

_______________________________________________________________

Glaudson Bastos

_______________________________________________________________

Priscilla Meritello Pinto

Rio de Janeiro

2012

PINTO, Priscilla, Meritello.

Modelo Técnico-Economico para Escolha de Dormente. Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2012. 64f.: il.; Graf., tab. : - cm. Monografia (especialização) – Instituto Militar de

Engenharia / Curso de Especialização Transporte Ferroviário de Carga, 2012.

I. Especialista.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a MRS pela grande oportunidade de crescimento profissional. A minha

família, por serem os responsáveis pela que sou e me apoiarem e incentivarem em

todos os momentos. Aos amigos que estão sempre ao meu lado me apoiando. Ao

Cel. Diogo e Leonardo Soares por me orientarem de verdade durante o

desenvolvimento deste trabalho.

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... 8

LISTA DE QUADROS .............................................................................................. 10

RESUMO .................................................................................................................. 11

ABSTRACT .............................................................................................................. 12

1 – INTRODUÇÃO ................................................................................................ 13

1.1– A Evolução da Ferrovia .............................................................................. 13

1.2– Objetivo do Trabalho .................................................................................. 15

1.3 – Justificativa do Trabalho ........................................................................... 15

1.4 – Metodologia Empregada ........................................................................... 16

1.5 – Conteúdo dos Capítulos ............................................................................ 16

2 – ESTADO DA ARTE ......................................................................................... 19

2.1 – Via Permanente ........................................................................................ 19

2.2 – Dormentes ................................................................................................ 28

3 – A EXPERIÊNCIA DA MRS LOGÍSTICA S. A. ................................................. 38

3.1 – Breve Histórico .......................................................................................... 38

3.2 – A substituição dos dormentes de madeira ................................................ 40

3.3 – O uso dos dormentes de aço .................................................................... 42

3.4 – Desenvolvimento dos dormentes de plástico ............................................ 44

3.5 – A rejeição aos dormentes de concreto ...................................................... 46

4 – PROPOSTA DE UM MODELO ....................................................................... 48

4.1 – Definição dos parâmetros de análise ........................................................ 48

4.2 – Desenvolvimento da Ferramenta de Análise ............................................ 50

5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................ 59

5.1 – Objetivos Atingidos ................................................................................... 59

5.2 – Dificuldades Encontradas ......................................................................... 59

6 – BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 60

7 – ANEXOS ......................................................................................................... 63

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1: Infraestrutura Ferroviária ........................................................................ 19

Figura 2.2: Superestrutura Ferroviária ...................................................................... 20

Figura 2.3: Trilho RE 136 – AREMA (medidas em pol) ............................................ 22

Figura 2.3: Trilho UIC 60 kg (medidas em mm) ........................................................ 24

Figura 2.4: Aparelho de Mudança de Via (AMV) ...................................................... 25

Figura 2.5: Tala de Junção Trilho RE 115 ................................................................ 26

Figura 2.6: Fixações rígidas ..................................................................................... 27

Figura 2.7: Fixações elásticas .................................................................................. 27

Figura 2.8: Dormentes de Madeira ........................................................................... 30

Figura 2.9: Dormentes de Aço .................................................................................. 32

Figura 2.10: Espessura de lastro .............................................................................. 33

Figura 2.11: Dormentes de Plástico ......................................................................... 34

Figura 2.12: Dormentes de Plástico ......................................................................... 35

Figura 3.1: Volume Total Transportado – MRS Logística ......................................... 39

Figura 3.2: Desgaste mecânico no dormente retirado da Serra do Mar ................... 41

Figura 3.3: Dormente da Ferrovia do Aço retirado por apodrecimento ..................... 42

Figura 3.4: Deslocamento do isolador em dormentes de aço................................... 43

Figura 3.5: Fratura na região de pregação em dormentes de plástico ..................... 45

Figura 3.6: Cavidades no interior da zona de pregação do dormente de plástico .... 45

Figura 3.7: Fratura e Empenamento no centro dos dormentes de plástico .............. 46

Figura 4.1: Início ....................................................................................................... 50

Figura 4.2: Ajuda ...................................................................................................... 51

Figura 4.3: Resposta ................................................................................................ 51

Figura 4.4: Custo de Manutenção ............................................................................ 52

LISTA DE QUADROS

Tabela 2.1: Composição Química do trilho Low Alloy (Baixa Liga) .......................... 21

Tabela 2.2: Composição Química do trilho padrão UIC ........................................... 23

Tabela 2.3: Propriedades mecânicas dos Dormentes .............................................. 37

Tabela 3.1: Volume Transportado por carga – MRS Logística ................................. 39

Tabela 4.1: Condicionais .......................................................................................... 53

Tabela 4.2: Taxa de troca ......................................................................................... 54

RESUMO

Desde a privatização da malha ferroviária brasileira, o setor ferroviário vem se

desenvolvendo fortemente no nos últimos anos. Um meio de transporte que foi

esquecido nos ano 80 está fazendo a diferença no cenário atual da economia

diminuindo o número de acidentes nas rodovias, aumentando o volume de carga

transportada e contribuindo para o aumento do PIB do Brasil.

O que recomeçou com a recuperação das vias, hoje está em fase de

manutenção e ampliação, atividades essas que devem seguir especificações de

serviços e materiais, de modo a alcançar a excelência. A correta escolha dos

materiais vem demonstrando aumento da vida útil do sistema, diminuindo também

os gastos com manutenção e, conseqüentemente, aumentando a confiabilidade dos

mesmos.

No Brasil não existe nenhuma metodologia de escolha do tipo de dormente a ser

aplicado. Os parâmetros são diversos e a escolha depende unicamente da

experiência e conhecimento do projetista. Baseado nessa amplitude de parâmetros,

o presente trabalho irá caracterizar e analisar cada parâmetro que influencia na vida

útil dos dormentes e do sistema como um todo. Para isso, cada tipo de dormente

será estudado, assim como as várias características da via.

Uma vez estudados os parâmetros, serão definidos aqueles que mais afetam o

sistema para o desenvolvimento de uma ferramenta que irá auxiliar o projetista no

processo de escolha do dormente considerando tanto os aspectos técnicos quanto

os econômicos.

ABSTRACT

Since the brazilian’s railroad privatization, the rail industry have been strongly

developed. This transport mean that had been forgotten at the 80’s is now making

the difference in the current economical scenario by reducing the number of

highways accidents, increasing the volume of cargos transported and enhancing

Brazil’s GDP.

Which started with the way’s repair, today it is in phase of maintenance and

expansion. Those activities need to follow service and material’s specifications so it

can achieve its excellence. The right materials choice have demonstrated a system

life cycle growth, also a decreasing maintenance costs and, consequently, increasing

its reliability.

In Brazil there are no ties’ methodology of choice. There are many parameters

but the choice depends exclusively on the experience and knowledge of the

designers. Based on the amplitude of parameters, this work will characterize and

analyze each one looking for those which influences the most in the ties cycle life

and the rail system as a whole. To make it possible, each tie type will be studied, just

like the many rail characteristics.

Once having studied the parameters, those which most affects the system will be

chosen to develop a tool that will help the designers to chose the most appropriate

tie, considering the technical and economical aspects.

13

1 – INTRODUÇÃO

1.1– A Evolução da Ferrovia

A ferrovia surgiu na Inglaterra em 1825, logo após a Revolução Industrial. O

Brasil tentou incentivar a iniciativa privada para a construção de ferrovias ao criar a

Lei n.º 101, de 31 de outubro de 1835 que previa a concessão de 40 anos às

empresas que construíssem estradas de ferro interligando Rio de Janeiro, São

Paulo, Minas Gerais, Rio Grande do Sul e Bahia, mas não obteve sucesso.

Somente em 1854 Irineu Evangelista de Souza, futuramente conhecido como

Barão de Mauá, implantou 14,5 km de ferrovia entre o Porto Estrela na Baía de

Guanabara e a Raiz da Serra, perto de Petrópolis. A partir daí, o país começou a

construir ramais que favoreciam o transporte de carga que, antes das estradas de

ferro, eram feitas por carroças com tração animal ou até mesmo no próprio animal.

Em 1953, o Brasil possuía 37.200 km de malha ferroviária. Esse número foi

reduzido para 30.559km com a desativação das linhas consideradas anti-

econômicas, as quais, grande parte delas, foram construídas para o transporte de

mercadorias cuja produção desapareceu posteriormente (Brina, 1979).

A Rede Ferroviária Federal Sociedade Anônima (RFFSA) foi criada em 1957 a

fim de diminuir os déficits operacionais e padronizar os procedimentos de produção

e manutenção de mais de 24.000 km de ferrovia. As pequenas Estradas de Ferro

não foram absorvidas pela RFFSA, como por exemplo, a Estrada de Ferro Vitória a

Minas e a Estrada de Ferro Votorantin, entre outras (Brina, 1979).

Os investimentos destinados à ferrovia começaram a diminuir quando o governo

decidiu priorizar o transporte rodoviário. Schimidt (2010) apud Marques (1996)

mostra que entre os anos de 1975 e 1980 o transporte ferroviário brasileiro crescia,

em tonelada quilômetro útil (TKU), à taxa de 7,9% ao ano, e entre 1980 e 1992, foi

reduzido para 2,5%.

O grande crescimento da ferrovia começou em 1996, quando o Governo

começou a realizar leilões de concessão da malha ferroviária. Atualmente, são 11

14

concessionárias responsáveis pela administração de 28.614km de ferrovia (CNT,

2011). A tabela 1.1 mostra as principais empresas vencedoras da concessão.

Com a privatização, obteve-se um crescimento de produção 92,7%, passando

de 138,9 bilhões de tonelada-quilômetro-útil (TKU) para 267,7 bilhões de TKU, entre

os anos de 1999 e 2008 e um aumento de volume transportado de 79,6%: 256,0

milhões de toneladas úteis (TU) em 1999 e 459,7 milhões de TU em 2008 (Ipea

2010).

Entre os anos de 1999 e 2008, foram investidos R$14,8 bilhões destinados,

principalmente, à recuperação da linha férrea e do material rodante, que

encontravam-se em estados deploráveis de manutenção, comprometendo a

operação da malha. A partir de 2000, os investimentos já começaram a ser

aplicados para aumento de capacidade e melhoria dos serviços logísticos (Ipea

2010).

Com o aquecimento da economia brasileira, o setor de transporte está sendo

demandado cada vez mais. Estima-se que o crescimento do volume transportado

tenha aumentado 10% em 2011 em relação a 2010 passando de 278 bilhões de

toneldas-quilometro-util (TKU) para 315 bilhões de TKU (CNT, 2011). Se comparado

a 1997, inicio das concessões, o crescimento foi de 130%. O Plano CNT de

Transporte e Logística 2011 identifica ainda a necessidade de R$151,3 bilhões no

transporte ferroviário para que seu desenvolvimento acompanhe a demanda.

Diante da capacidade potencial do setor, o plano atual de investimento das

concessionárias está voltado para a ampliação da malha, visando não só atender a

demanda, mas principalmente a eliminar os gargalos operacionais (Schimidt 2010).

Com esse panorama, a escolha dos materiais a serem empregados tanto na

implantação de novas linhas, quanto na manutenção das já existentes torna-se

essencial para garantir a qualidade da via, aumentando a confiabilidade do modal e

gerando economia.

15

Tabela 1.1: Principais ferrovias de carga do Brasil – 2008

Fonte: Comunicados do Ipea nº50 – Série eixos do desenvolvimento brasileiro

2010

1.2– Objetivo do Trabalho

O presente trabalho tem com objetivo propor um modelo técnico-econômico para

escolha do tipo de dormente mais adequado para trechos em implantação e em

manutenção.

1.3 – Justificativa do Trabalho

16

No Brasil, a escolha dos materiais é feita de acordo com a experiência de cada

concessionária. Sem objetivos nem parâmetros claramente definidos para avaliação

e escolha.

Os dormentes são escolhidos de acordo com seu comportamento durante os

anos, demonstrado nos relatórios de manutenção da malha. Não existem

parâmetros definidos para análise e escolha do melhor tipo de dormente a ser usado

em determinado trecho.

Portanto, este trabalho justifica-se quando, no atual cenário de ampliação e

manutenção da malha ferroviária, a escolha do tipo de dormente a ser utilizado é

relevante tanto nos aspectos técnicos operacionais quanto nos aspectos

econômicos.

1.4 – Metodologia Empregada

Será feita uma revisão das características de cada tipo de dormente, baseada

na literatura disponível em trabalhos e artigos técnicos, teses de pós graduação e

livros para reconhecimentos dos parâmetros que podem ser considerados para a

escolha.

Com os parâmetros identificados, será feita uma análise para identificar os mais

influentes ao longo da vida útil do dormente e com esses parâmetros será

desenvolvida uma ferramenta para auxílio na escolha do dormente mais adequado.

1.5 – Conteúdo dos Capítulos

INTRODUÇÃO

17

A introdução apresenta um breve histórico da ferrovia desde sua criação na

Inglaterra, passando pela sua chegada e evolução no Brasil.

Relata como foi sua aceitação e aproveitamento ao longo dos anos, os períodos

em que foi praticamente abandonada e seu ressurgimento como importante modal

de transporte.

ESTADO DA ARTE

O Estado da Arte é o resultado de ampla consulta (ou pesquisa) a publicações

técnicas na forma de artigos ou capítulos divulgados em revistas, sites da internet e

livros e também de orientações de profissionais com vivência ferroviária.

Este capítulo apresenta uma base de dados já estudada por outros autores. Ela,

juntamente com o capítulo seguinte (A Experiência MRS), servirá como um conjunto

de parâmetros de entrada a estruturar o modelo que se pretende propor.

A EXPERIÊNCIA DA MRS LOGÍSTICA S.A.

Esta parte do estudo apresenta dados obtidos de relatórios de manutenção da

empresa MRS Logística S.A. mostrando como tem sido sua experiência com os

diversos tipos de dormentes empregados em suas linhas.

PROPOSTA DE UM MODELO

Atingindo o propósito do que se apresentou anteriormente, foram selecionados

os parâmetros decisórios de interesse (ou relevantes) sendo possível criar um

algoritmo, em planilha eletrônica Excel, que escolhe o melhor tipo de dormente, sob

aspectos técnicos e econômicos, para um trecho ferroviário.

18

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste capítulo relata-se sobre os processos realizados pra atingir os objetivos

propostos inicialmente. Ressalta os benefícios derivados do presente trabalho e

descreve as dificuldades encontradas durante o desenvolvimento deste.

19

2 – ESTADO DA ARTE

2.1 – Via Permanente

Via permanente é o conjunto de instalações e ativos fixos que permitem a

passagem do trem. Está dividido em infraestrutura e superestrutura.

A infraestrutura é formada pelos cortes e aterros, pela drenagem, tuneis, pontes,

viadutos, passagens inferiores e superiores, etc..

A superestrutura é constituída pelos elementos que estão acima da plataforma

de terraplenagem sendo eles: lastro, dormentes, trilhos, placas de apoio e fixações.

Também considera-se como parte da via permanente a sua geometria e o seu

traçado.

Figura 2.1: Infraestrutura Ferroviária Fonte: Imagem Googleearth (Ferrovia do Aço – Barra Mansa).

Túnel

Ponte Corte

Corte

Drenagem

Aterro

20

Figura 2.2: Superestrutura Ferroviária Fonte: http://www.empresassa.com.br

2.1.1 – Geometria e Traçado

A implantação de uma ferrovia segue os estudos feitos na fase de projeto que

resultarão na definição de um traçado e uma geometria.

O traçado é caracterizado pelo caminho que o eixo da ferrovia segue sendo

constituído por tangentes, curvas, rampas e Aparelhos de Mudança de Via (AMVs).

É o traçado que definirá as condições operacionais como velocidade máxima, perfil

de tração, raio mínimo, rampa máxima, etc..

A geometria da via é representada pelas condições dos trilhos nas três

dimensões:

a) Horizontal: bitola e alinhamento;

b) Vertical transversal: superelevação, transições de entrada e saída;

c) Vertical longitudinal: nivelamento das filas de trilhos, com referência “0”.

2.1.2 – Trilhos

Os trilhos funcionam como viga contínua que guiam o material rodante, o

sustenta e transfere a carga das rodas numa menor proporção para as placas de

apoio e na sequência para os demais componentes da superestrutura.

Trilhos

Fixação

Dormente

Lastro Lastro

21

O Brasil adota a mesma padronização de trilhos que a American Railway

Engeneering and Maintenance-of-way Assotiation (AREMA) e os perfis mais

utilizados são RE 115 (Tr-57), RE 136 (Tr-68), RE 141 (Tr-70) e ainda o obsoleto

RA-A 90 (Tr-45).

No Brasil ainda não existe padronização dos trilhos. Adotamos AREMA como

perfil, porém, existem ferrovias que adotam a norma européia da Union

Internationael des Chemins de Fer (UIC). A ABNT está elaborando norma que

deverá contemplar tanto o perfil americano como o europeu.

Os trilhos devem garantir as seguintes características para resistir aos esforços

demandados:

a) Dureza para diminuir o desgaste;

b) Elasticidade para recuperar as deformações;

c) Tenacidade para resistir às fraturas;

d) Resistência a Flexão para evitar o rompimento do trilho;

e) Resistência a Fadiga para evitar trincas.

O material que possui todas essas propriedades é o aço, que tem sido

empregado na constituição do trilho.

Os principais componentes do aço que garantem essas propriedades são

quatro: Ferro, Carbono, Manganês e Silício.

A tabela abaixo mostra a composição química dos trilhos padrão AREMA.

Tabela 2.1: Composição Química do trilho Low Alloy (Baixa Liga)

Elements

Weight %

Standard Strength Intermediate and High

Strength

Minim. Maxim. Minim. Maxim.

Carbon, % 0.72 0.82 0.72 0.82

Manganese

, % 0.80 1.10 0.70 1.25

Silicon, % 0.10 0,50 0.10 1.00

Phosphoru

s % 0.02 0.02

22

Sulfur % 0.02 0.02

Chromium

% 0.25 0.40 0.40 0.70

Nickel % 0.15 0.15

Molybdenu

m % 0.050 0.050

Vanadium

% 0.010 0.010

Hydrogen,

PPM see section 1.3.1.6

Fonte: AREMA 2009

Figura 2.3: Trilho RE 136 – AREMA (medidas em pol) Fonte: AREMA 2009

23

Tabela 2.2: Composição Química do trilho padrão UIC

Fonte: UIC EN 13674

24

Figura 2.3: Trilho UIC 60 kg (medidas em mm)

2.1.3 – Aparelhos de Mudança de Via (AMV)

São dispositivos instalados entre duas linhas paralelas que permite ao trem a

mudança de via.

“Para que o friso da roda tenha passagem livre, torna-se necessário introduzir

uma aparelhagem que permita interrupção do trilho, formando canais por onde

passam os frisos.” (Brina, 1979)

Os AMVs são compostos pelas seguintes peças:

a) Agulhas;

b) Contra-agulhas;

c) Aparelho de manobra;

25

d) Trilhos de ligação;

e) Jacaré;

f) Calços;

g) Coxins; e

h) Contratrilhos.

Figura 2.4: Aparelho de Mudança de Via (AMV) Fonte: http://www.hewittequipamentos.com.br

2.1.4 – Talas de junção

São elementos metálicos que fazem a junção dos trilhos nas suas extremidades

(região da junta). As talas são dispostas uma de cada lado da alma do trilho e

fixadas com parafusos de alta resistência.

No Brasil e nos Estados Unidos, as juntas são alternadas, isto é, a junção de um

trilho, preferencialmente, não fica alinhada com a junção do trilho da fila oposta. Isso

26

acontece face à dinâmica do material rodante, para não causar esforço excessivo no

truque e reduzir os efeitos de impacto na superestrutura que podem provocar no

curto prazo perda de nivelamento da grade ferroviária.

Figura 2.5: Tala de Junção Trilho RE 115 Fonte: AREMA 2009

2.1.5 – Fixações

As fixações têm o papel de manter o trilho no devido local limitando os

movimentos causados pelas forças verticais e horizontais.

Existem dois tipos de fixações:

a) Fixações rígidas: são os pregos e parafusos que com o tempo perdem a

capacidade de resistir aos esforços e afrouxam ou soltam;

b) Fixações elásticas: existem diversos modelos que possibilitam uma

movimentação limitada do trilho e mantém a pressão de fixação.

27

Figura 2.6: Fixações rígidas Fonte: Brasiltrilhos, 2012

Figura 2.7: Fixações elásticas Fonte: Escola Politécnica USP

2.1.6 – Lastro

O material destinado ao lastro deve possuir características que o permitam

resistir os esforços transmitidos pelos dormentes, elasticidade suficiente para

absorver parte do impacto transmitido, ser resistente aos agentes físicos e químicos

28

do ambiente e permitir a drenagem da plataforma. Desta maneira, Brina (1979)

descreve as principais funções do lastro:

“

a) Distribuir convenientemente sobre a plataforma (sublastro) os

esforços resultantes das cargas dos veículos, produzindo uma taxa de trabalho

menor na plataforma;

b) Formar um suporte, até certo limite elástico, atenuando as

trepidações resultantes da passagem dos veículos;

c) Sobrepondo-se à plataforma, suprimir suas irregularidades, formando

uma superfície contínua e uniforme para os dormentes e trilhos;

d) Impedir os deslocamentos dos dormentes, quer no sentido

longitudinal, quer no transversal;

e) Facilitar a drenagem da superestrutura.”

2.1.7 – Sublastro

O principal objetivo do sublastro é aumentar a capacidade de carga do subleito e

permitir uma elasticidade maior para o apoio do lastro.

Aumentando a capacidade do subleito, a altura do lastro diminui, uma vez que o

lastro precisará absorver menor quantidade do esforço. Desta maneira irá gerar

economia, já que o custo do sublastro é menor que o do lastro.

O sublastro também trabalha como dreno e filtro do solo, tanto permitindo o

escoamento da água sobre e através dele, evitando erosões da plataforma, quanto

evitando o bombeamento de partículas finas do solo que possam contaminar o

lastro.

2.2 – Dormentes

“Os primeiros dormentes eram de carvalho, pinho, cedro, castanheira, cipreste e de outras madeiras. A abundância dessa matéria-prima, localizada sempre próxima às ferrovias, não preocupou os empresários da época sobre a sua durabilidade. Com o passar dos anos, houve um aumento no consumo de madeira, levando à necessidade de se pensar em prolongar a vida útil.” (Alves apud Silva, 2005)

1 – Uma ferrovia para ser considerada Heavy Haul, deve possuir pelo menos duas das três características apresentadas:

a) Operar com regularmente trens unitários ou combinados com no mínimo 5.000 toneladas; b) Possuir o mínimo de 150km de extensão e transportar 20 milhões de toneladas brutas; c) Operar com material rodante com suporte para no mínimo 25 toneladas por eixo.

29

Os dormentes têm a função de receber os esforços dos trilhos, transmiti-los ao

lastro, fixar os trilhos e manter a bitola da linha. Segundo Marzola (2004), para

cumprir sua finalidade, os dormentes devem apresentar:

a) Comprimento e largura que forneçam uma superfície de apoio suficiente para

que o lastro não perca suas características de amortecimento e distribuição dos

impactos;

b) Espessura que lhe de a necessária rigidez, permitindo, entretanto, alguma

elasticidade;

c) Resistência suficiente para receber os esforços verticais e transversais;

d) Permitir uma boa fixação dos trilhos;

e) Proporcionar um adequado isolamento elétrico entre os trilhos;

f) Alta durabilidade;

Tradicionalmente, a madeira é o material favorito para utilização como

dormentes ferroviários tanto por suas características mecânicas quanto por sua

disponibilidade

na natureza. No entanto, a preocupação com a escassez das madeiras de

qualidade levou ao desenvolvimento de novos tipos de dormentes.

Entre testes e melhorias, os dormentes foram sendo desenvolvidos baseados

nas fraquezas dos dormentes de madeira. Os dormentes de concreto protendido

foram desenvolvidos para suprir a necessidade de maior durabilidade em curvas nas

vias heavy haul¹. Dormentes de aço foram desenvolvidos visando durabilidade. Os

dormentes de plástico foram desenvolvidos para evitar a degradação natural do

meio ambiente (IHHA, 2009).

A durabilidade dos dormentes depende do clima, da drenagem do lastro da

ferrovia, do volume e da velocidade de tráfego da via, do peso da carga

transportada, da curvatura geométrica da ferrovia, entre outros aspectos.

As diversas características dos diferentes tipos de dormentes serão

apresentadas a seguir.

30

2.2.1 – Dormentes de madeira

Figura 2.8: Dormentes de Madeira Fonte: Vidon, 2011

Os dormentes de madeira ainda são os mais usados no Brasil uma vez que

reúne as melhores características técnicas exigidas para o devido desempenho dos

dormentes e maior facilidade de obtenção.

Existem os dormentes de madeira de lei e de madeira mole. Algumas

concessionárias ferroviárias do Brasil proibiram o uso da madeira de lei como

dormente face à escassez, com consciência ambiental.

Características técnicas

A madeira tem como características vantajosas:

a) Módulo de elasticidade (MOE) médio de 1.270.000psi;

b) São leves, facilitando o transporte;

c) Possuem valor residual.

31

Os dormentes de madeira a serem utilizados devem estar livres de defeitos que

possam afetar sua resistência e vida útil.

Os defeitos nos dormentes de madeira podem surgir tanto na sua fabricação

quanto ao longo de sua vida útil.

Os principais defeitos encontrados nos dormentes novos de madeira são devido

ao pouco controle de qualidade no processo de fabricação. São eles:

a) Presença de casca

b) Podridão

c) Nós, saliências, reentrâncias, Rachaduras e fendas longitudinais nas zonas

de fixação

d) Rachas anelares

e) Rachas na direção longitudinal do dormente

f) Umidade acima de 30%

g) Dormentes fora do padrão de dimensão

h) Fendilhamento prematuro

Os defeitos de fabricação diminuem a vida útil dos dormentes de madeira,

podendo já ser rejeitados antes mesmo de serem aplicados.

Os defeitos que surgem ao longo da vida útil dos dormentes de madeira são:

a) Desgaste mecânico na região de pregação: ocorre quando a pressão nos

dormentes sob as placas de apoio torna-se excessiva, gerando “afundamento” da

placa no dormente e alargamento dos furos.

b) Apodrecimento: conseqüência de ambientes úmidos e quentes, que propiciam

à madeira características ideais para a instalação e reprodução de insetos e fungos.

Geralmente, o apodrecimento se inicia na região de pregação das placas de apoio,

sendo essa a zona mais vulnerável.

c) Fratura no centro: a fratura no centro do dormente é causada pela falta de

manutenção no lastro e baixa resistência à flexão do dormente.

d) Avaria devido a acidentes

Os dormentes de madeira precisam passar por processo de tratamento para

evitar o apodrecimento. No entanto, esse tratamento não aumenta a resistência

mecânica da madeira.

A vida útil dos dormentes de madeira é proporcional à qualidade da madeira,

sua produção e condições operacionais da via.

32

“Os dormentes de madeira de lei, no Brasil, duram de 15 a 20 anos, dependendo do tratamento. Os dormentes fabricados a partir de madeiras comuns duram de 5 a 6 anos, e os dormentes não tratados possuem uma vida útil de 2 a 10 anos. No restante do mundo, os dormentes tratados com pentaclorofenol duram de 25 a 30 anos; os tratados com sais, de 15 a 20 anos; e os não-tratados, de 3 a 15 anos” Faria apud Porto, 2006.

2.2.2 – Dormentes de aço

Figura 2.9: Dormentes de Aço Fonte: Vidon, 2011

Os dormentes de aço começaram a ser adotados no Brasil na Estrada de Ferro

Vitória a Minas (EFVM) a partir de 2004. Desde então o mercado ferroviário

brasileiro tem absorvido esse tipo de dormente.


a) Módulo de elasticidade de 30.000.000 psi

b) Compatível com o sistema de manutenção desenvolvidos para os dormentes

de madeira, embora não seja recomendado intercalar dormentes de madeira e aço

33

uma vez que a qualidade da socaria mecanizada cai e gera retrabalho. Além disso, a

intercalação não permite mecanização spot (modelo americano) onde o dormente é

“sacado” lateralmente. Também possui restrições para utilização com máquinas de

remodelação.

c) Não exige alta qualidade do lastro: mesmo com o lastro contaminado,

perdendo sua elasticidade, sua forma e dimensões favorece sua estabilidade.

d) Resistente a grandes impactos: quando bem guarnecido, o dormente de aço

tende a resistir os impactos das composições descarriladas.

e) Maior resistência a abertura de bitola

f) Alta vida útil: aproximadamente 60 anos (Marzola, 2004).

g) Mais leve: embora o material seja denso, as dimensões dos dormentes de

aço conferem esbelteza e leveza.

h) Facilidade de transporte: por formarem pacotes de dormentes menores e com

mais unidades, seu transporte fica mais fácil e barato.

i) Menor consumo de lastro: no caso de implantação de nova via, abaixo dos

dormentes é exigida uma camada de lastro para distribuição dos esforços que

alcança também o topo do dormente. O dormente de aço exige um volume muito

menor de lastro, sendo necessário basicamente o equivalente a altura efetiva de

lastro abaixo dele, uma vez que sua espessura é muito pequena.

Figura 2.10: Espessura de lastro Fonte: Vidon, 2011

Os dormentes de aço apresentam os seguintes defeitos ao longo de sua vida

útil:

a) Fratura da mesa na zona de pregação

34

b) Instabilidade devido a socaria mal feita

c) Fratura de isoladores

d) Deslocamento da almofada

Intercalar dormentes de diferentes espessuras gera erro na socaria

2.2.3 – Dormentes de plástico

Figura 2.11: Dormentes de Plástico Fonte: Vidon, 2011

A grande vantagem dos dormentes de plástico está no material utilizado para

sua fabricação: 85% é material reciclado e os outros 15% são resinas que

proporcionam as características mecânicas ao dormente.

De acordo com Faria (2006), seriam necessárias 800 árvores para fabricar o

número de dormentes de madeira para uma extensão de 1.600m e se fossem

35

usados dormentes de plástico, seriam necessários dois milhões de embalagens

plásticas e oito milhões de sacolas plásticas.


a) Módulo de elasticidade (MOE) min = 170.000 psi

b) Resistência a umidade, apodrecimento e ação de insetos e fungos

c) Reciclável

d) Vida útil de aproximadamente 40 anos

Os dormentes de plástico apresentam os seguintes defeitos ao longo de sua

vida útil:

a) Alto custo inicial: apesar de ser fabricado com plástico de reciclagem, o valor

agregado ao material ainda é muito alto no Brasil;

b) Trincas e fraturas na zona de pregação

c) Excessiva variação de bitola em altas temperaturas

d) Fraturas na região central

2.2.4 – Dormentes de concreto

Figura 2.12: Dormentes de Concreto

36

“Apesar dos primeiros dormentes de concreto terem sido produzidos no final do

século XIX, até o início da década de 1940 as ferrovias utilizavam quase que

exclusivamente os dormentes de madeira. A escassez de madeira de boa qualidade

em muitos países, principalmente após a Segunda Guerra Mundial, levou a uma

intensificação do uso dos dormentes de concreto.” Marzola apud Jacob, 1982.


a) Módulo de elasticidade de 4.800.000psi

b) Possui vida útil de aproximadamente 50 anos, se não for atingido por

descarrilamentos.

c) Não contamina o trabalhador nem o meio ambiente.

d) Possui resistência lateral elevada, o que propicia uma via mais estável sobre

maior quantidade de lastro.

e) Não é combustível.

Os dormentes de concreto apresentam os seguintes defeitos ao longo de sua

vida útil:

a) Trincas e fraturas na zona de pregação

b) Trincas e fraturas na região central

c) Abrasão na zona de pregação

d) Fratura de isoladores e deslocamento da almofada

37

Tabela 2.3: Propriedades mecânicas dos Dormentes

Fonte: AREMA, 2009

38

3 – A EXPERIÊNCIA DA MRS LOGÍSTICA S. A.

3.1 – Breve Histórico

EM 1996 foi aberto Edital para leilão da malha Sudeste da Rede Ferroviária

Federal S.A. (RFFSA). Foi quando os principais clientes desse trecho resolveram se

juntar e fundar a MRS Logística S.A. para concorrer à privatização. Sendo único

participante do leilão, ganhou o direito de explorar o transporte ferroviário na malha

Sudeste pelo período de 30 anos, renovável por mais 30.

Interligando Minas Gerais, Rio de Janeiro e São Paulo, a MRS abrangendo os

três estados responsáveis por mais de 50% do Produto Interno Bruto do Brasil.

Totalizando 1.643 km de ferrovia integra a grande capacidade logística da região,

principalmente por alcançar os portos de Itaguaí, no Rio de Janeiro, e Santos, em

São Paulo.

Com foco no transporte de cargas, sua principal carga é o minério,

principalmente na região de Minas Gerais, mas também é responsável pelo

transporte de produtos siderúrgicos acabados, cimento, bauxita, produtos agrícolas,

coque verde e contêineres.

39

Tabela 3.1: Volume Transportado por carga – MRS Logística

Fonte: MRS Logística S.A. Relatório Anual 2011

A MRS tem conseguido evoluir significativamente ao longo dos anos. Os

resultados da empresa começaram a ser mais efetivos a partir de 2009, quando a

MRS entrou para o ranking das maiores operadoras unitárias de transporte de carga.

A partir de então, a quantidade de toneladas úteis (TU) transportadas só vem

aumentado, chegando em 2011 ao recorde histórico de 153,4 milhões de toneladas

úteis transportadas, 5,8% maior que em 2010.

Figura 3.1: Volume Total Transportado – MRS Logística Fonte: MRS Logística S.A. Relatório Anual 2011

A empresa considera duas mudanças como as grandes responsáveis pelo

crescimento da produção. Uma das mudanças aconteceu no sistema operacional,

onde o trem andava com locomotivas de menor potencia, necessitando de auxílio

para vencer grandes rampas. Hoje, a empresa está investindo em locomotivas de

40

maior capacidade a fim de eliminar as locomotivas de auxílio, reduzindo seu tempo

de trânsito e aumentando a produtividade.

A outra é a mudança no processo de manutenção onde anteriormente era

constituído de paralisações isoladas do fluxo para pequenos reparos na via e agora

são realizados grandes intervalos (8h) no fluxo de trens para se realizar todos os

tipos de atividades de manutenção necessárias.

Ao longo de sua concessão, a MRS tem tido experiência com três tipos de

dormentes: madeira, aço e plástico. Os dormentes de aço e plástico, embora já

aprovados para utilização, ainda estão em teste para estudo de comportamento.

3.2 – A substituição dos dormentes de madeira

Desde sua criação, a malha ferroviária brasileira utiliza dormentes de madeira. A

escassez e o respeito ao meio ambiente levou a MRS à proibição do uso de madeira

de lei para troca em manutenções. A partir desse momento, os dormentes de

eucalipto foram adotados.

Em Julho de 2009, a Engenharia de Via Permanente da MRS Logística S.A.

desenvolveu um estudo em campo para identificar as causas das trocas dos

dormentes de madeira em sua malha.

Uma equipe de campo foi aos locais onde houve troca de dormentes de madeira

avaliando o estado em que o dormente retirado estava e diagnosticando as causas

da deterioração e identificando também quais dormentes ainda eram da época da

antiga RFFSA, quais eram de eucalipto sem tratamento e quais eram tratados.

Algumas premissas foram adotadas de modo a facilitar a análise dos defeitos

que levaram a troca do dormente. Entre essas premissas, destacamos:

a) Inspecionar no mínimo 100m/km ou 185 dormentes/km;

b) Deveriam inspecionar locais que tivessem raios menores e maiores que

582m; alta densidade de tráfego (>50 MTBT) e baixa densidade de tráfego

(<20MTBT);

c) Os locais inspecionados deveriam possuir histórico de aplicação de

dormentes de madeira.

41

Os resultados foram os seguintes:

a) Locais onde a troca dos dormentes foi devido ao desgaste mecânico: Serra

do Mar, Trecho Barra/ Saudade e Ramal Paraopeba entre Jeceaba e Alberto Flores.

Estes trechos estão sujeitos a grandes esforços laterais devido, principalmente às

locomotivas de auxílio na cauda e curvas fechadas, gerando ovalização dos furos do

tirefond, afundamento da placa de apoio no dormente e fendilhamento na região de

fixação.

Figura 3.2: Desgaste mecânico no dormente retirado da Serra do Mar Fonte: Relatório de Avaliação da Causa de Substituição de Dormente de

Madeira

b) Locais onde a troca dos dormentes foi devido ao apodrecimento: Ramal

Paraopeba entre Alberto Flores e Olhos d’água, Linha do Centro, Ferrovia do Aço,

os Postos de Medição da RFFSA na Linha do Centro e Ramal Brisamar. Os

principais causadores do apodrecimento são os fungos e os cupins.

42

Figura 3.3: Dormente da Ferrovia do Aço retirado por apodrecimento Fonte: Relatório de Avaliação da Causa de Substituição de Dormente de

Madeira

As três grandes conclusões obtidas do estudo foram:

a) “Dois em cada três dormentes de madeira são retirados por apodrecimento e

um por desgaste mecânico;”

b) “Os dormentes de madeira sem tratamento adquiridos pela MRS apresentam

vida útil variando entre 6 a 12 anos;”

c) “Os dormentes de madeira tratados remanescentes da RFFSA apresentam

vida útil firme de 20 anos, bem superiores aos dormentes MRS.”

3.3 – O uso dos dormentes de aço

A experiência da MRS com dormentes de aço começou em 2007 quando

fizeram a compra de 300 dormentes para sites de testes.

Esses sites foram monitorados, avaliando suas características em diversas

condições da via como:

a) Elevada solicitação de tráfego;

b) Traçado desfavorável;

43

c) Infraestrutura deficiente; e

d) Condições operacionais adversas.

A Engenharia da MRS aprovou o comportamento dos dormentes de aço

passando a adotá-lo como opção ao de madeira.

Embora se diga que os dormentes de aço consomem menos lastro que os

demais tipos, é necessária uma altura mínima de lastro que em grande parte da

ferrovia “histórica” não existe. Ou seja, é preciso aumentar o volume de lastro para

implantar dormentes de aço, isto apresenta um aumento no custo.

Outra dificuldade encontrada com o uso de dormentes de aço é a inexistência de

vigotas de aço, havendo necessidade de criar um trecho de transição com

dormentes de aço e madeira para evitar desnivelamento da grade.

O formato do dormente de aço traz grande dificuldade futura a sua implantação

quando existe a necessidade de fazer um puxamento da linha para alinhamento

geométrico.

Os principais defeitos encontrados foram o deslocamento e o esmagamento dos

isoladores em curvas de raio apertado.

Figura 3.4: Deslocamento do isolador em dormentes de aço Fonte: Relatório de Acompanhamento da Manutenção de Dormentes de Aço

44

3.4 – Desenvolvimento dos dormentes de plástico

A primeira aplicação de dormentes de plástico na MRS foi em novembro de 2004

quando foram comprados 50 dormentes fabricados no Brasil para avaliar seu

comportamento.

Até então, não haviam documentos homologados por nenhuma instituição sobre

características e parâmetros necessários aos dormentes de plástico. Essas

definições surgiram em 2006 com a publicação do livro “Dormente de Plástico

Reciclado” escrito pelo Engenheiro Consultor Dr. Nelson Assad.

Com as características técnicas mais difundidas, a MRS junto aos fornecedores

desenvolveu protótipos para testes. A princípio fizeram estudos com 1.800

dormentes em linha principal, passando posteriormente para 60.000, todos de

fabricação nacional.

A partir dos sites de teste foi possível identificar os modos de falha dos

dormentes de plástico nacionais, assim como a causa raiz de cada modo.

Os principais modo de falhas encontrados foram:

a) Fraturas e trincas na região de pregação;

b) Fratura na região central do dormente.

Para a ocorrência de fraturas e trincas na região de pregação existem duas

possíveis causas:

a) Oriunda do processo de instalação do dormente, o procedimento de furação

não é realizado com a profundidade correta, gerando esforço excessivo ao finalizar a

rosca do tirefond. Desta maneira, as fibras inferiores se rompem e geram trincas

internas que alcançam a superfície em pouco tempo;

45

Figura 3.5: Fratura na região de pregação em dormentes de plástico Fonte: Relatório Utilização de Dormentes de Plástico na MRS Logística S.A.

Principais Modos de Falhas e Soluções

b) Quando o surgimento da trinca na região de pregação aparece com o tempo,

a principal causa identificada é a má fabricação do dormente. Essa falha é causada

pela presença de porosidade (cavidades) com grandes dimensões no interior da

zona de pregação. Essa má fabricação causa a redução do módulo de elasticidade

do dormente, tornando-o mais frágil.

Figura 3.6: Cavidades no interior da zona de pregação do dormente de plástico Fonte: Relatório “Utilização de Dormentes de Plástico na MRS Logística S.A.

Principais Modos de Falhas e Soluções”

46

Quando o modo de falha é dado na região central do dormente, sua causa é

proveniente das condições da infraestrutura em que foi instalado.

A falta de manutenção (falta de soca) no lastro da via permite que a brita corra

para a região central do dormente, deixando a região dos trilhos sem apoio. Essa

situação gera momento negativo no centro do dormente, causando empenamento e

fratura.

Figura 3.7: Fratura e Empenamento no centro dos dormentes de plástico Fonte: Relatório “Utilização de Dormentes de Plástico na MRS Logística S.A.

Principais Modos de Falhas e Soluções”

3.5 – A rejeição aos dormentes de concreto

Os dormentes de concreto são pesados e volumosos, aspectos que dificultam

sua logística de distribuição, principalmente pelas estreitas faixas laterais ao longo

da via da MRS.

Sua alta rigidez aliada ao seu peso esmaga o lastro, formando partículas finas

que podem gerar contaminação do lastro além de diminuir a elasticidade da via.

Essa característica do dormente de concreto exige um controle muito rigoroso dos

defeitos das rodas, como por exemplo, detectores de impacto. Recomenda-se que a

47

porcentagem de defeitos em rodas para o uso de dormente de concreto seja no

máximo 0,2%. Hoje na MRS, essa porcentagem está entre 4 e 5%.

Para uma via estável e segura, os dormentes de concreto exigem um lastro em

ótimas condições de manutenção, bem socados e guarnecidos. A manutenção da

MRS está se desenvolvendo, buscando sua excelência, mas ainda está no caminho

de aprendizado.

Seu custo de implantação é muito alto se comparados aos dormentes de

madeira e aço e sua perda em descarrilamentos é muito maior.

Com os fatos acima descritos, a MRS optou por não fazer uso do dormente de

concreto.

48

4 – PROPOSTA DE UM MODELO

4.1 – Definição dos parâmetros de análise

Os capítulos anteriores mostraram as características técnicas dos diversos tipos

de dormentes.

A seguir serão analisadas e ressaltadas as principais características a fim de

definir os parâmetros que nos ajudarão a desenvolver a metodologia de escolha do

dormente mais adequado para implantação.

As características de cada dormente são medidas, na prática, pelos modos de

falhas que surgem ao longo do tempo.

Desta maneira, partindo do princípio que nenhum dormente possui defeitos de

fabricação, os defeitos ocorridos ao longo da vida útil serão focados.

Aos selecionar os que mais variam de um dormente para o outro, pode-se adotar

parâmetros de comparação.

Dos defeitos citados, não serão examinados aqueles que são comuns a todos os

tipos de dormentes. Se o defeito não ocorrer em pelo menos um tipo de dormente,

esse já será considerado como relevante (ou de interesse).

Os defeitos relevantes são:

Nos dormentes de madeira:

e) Apodrecimento

f) Fratura no centro

g) Desgaste mecânico

Nos dormentes de aço:

a) Instabilidade devido a socaria mal feita

b) Fratura e esmagamento de isoladores

c) Deslocamento da almofada

Nos dormentes de plástico:

e) Variação de bitola em altas temperaturas

f) Fraturas na região central

49

Nos dormentes de concreto:

e) Trincas e fraturas na zona de pregação

f) Abrasão na zona de pregação

g) Fratura de isoladores e deslocamento da almofada

Diante dos defeitos destacados, podemos encaixá-los em quatro categorias de

causa desses modos de falha, sendo essas:

a) Agressividade do meio ambiente;

b) Condições do Lastro

c) Volume de tráfego (MTBT); e

d) Raio de curvatura.

Para cada categoria existem três grupos de classificação, os quais serão utilizados

para caracterizar o tipo de via em que será instalado o dormente. São esses:

a) Agressividade do meio ambiente:

Muito - Local próximo do mar e/ou de regiões industriais com alto teor de

umidade.

Médio - Local afastado do mar ou de regiões industriais, mas com alto teor de

umidade

Pouco - Local afastado do mar ou de regiões industriais, com pouca umidade.

b) Condições do Lastro

Má - lastro sem manutenção há mais de 5 anos.

Média - lastro contendo regiões isoladas com início de contaminação e

precisando ser socado.

Boa - lastro em boas condições de manutenção, altura≥ 0,30m, sem poluição,

desguarnecido, bem socado ou lastro novo.

c) Volume de tráfego (MTBT)

T ≤ 75 - volume de tráfego entre 20 e 29 milhões de toneladas brutas

transportadas.

75 ≤ T ≤ 150 - volume de tráfego entre 30 e 49 milhões de toneladas brutas

transportadas.

T ≥ 150 - volume de tráfego superior a 50 milhões de toneladas brutas

transportadas.

d) Raio de curvatura

R ≥ 600 - menor raio de curvatura do trecho está acima de 600m.

50

350 ≤ R ≤ 600 - menor raio de curvatura do trecho está entre 350 e 600m.

R < 350 - menor raio de curvatura do trecho está abaixo de 350m.

È necessário deixar claro que outros parâmetros poderiam ser analisados. Mas

para tornar o modelo mais simplista, tomou-se os parâmetros que foram julgados

como mais essenciais.

4.2 – Desenvolvimento da Ferramenta de Análise

4.2.1 – Como funciona

Ao abrir o arquivo, aparecerá a aba de Início com os parâmetros de análise.

Nela, deve-se selecionar as opções dadas para cada parâmetro e inserir os valores

referentes ao custo unitário de cada tipo de dormente (Figura 4.1).

Figura 4.1: Início

Caso haja dúvida sobre as opções a serem selecionadas, deve-se recorrer ao

botão “Ajuda”, que leva o usuário a uma lista de descrição das opções (Figura 4.2).

51

Figura 4.2: Ajuda

Com os dados imputados, basta clicar em “Calcular” que automaticamente o

nome do dormente aparece no retângulo amarelo como resposta aos dados

inseridos (Figura 4.3).

Figura 4.3: Resposta

52

O custo de implantação, por quilometro, aparecerá de acordo com o dormente

escolhido. Para ver o custo de manutenção ao longo do tempo, basta clicar em

“Custo de Manutenção” que irá abrir um gráfico com o custo por quilometro por ano,

considerando uma taxa, que no caso é a inflação (Figura 4.4).

Figura 4.4: Custo de Manutenção

O gráfico de custo de manutenção mostra o quanto a empresa irá gastar caso no

ano “n” a partir da implantação seja necessário trocar os dormentes.

4.2.2 – Programação

O grande objetivo do modelo é selecionar o dormente que irá ter o melhor

comportamento diante das características selecionadas, assim como o menor custo.

A partir desse conceito, utilizou-se o software Excel, da Microsoft, para fazer

testes de lógica e indicar o dormente mais adequado.

Escolha Técnica

53

Ao selecionar um opção para cada parâmetro, a aba “Cálculos” gera uma tabela

em que, caso a opção seja válida para determinado tipo de dormente, esse

dormente ganha 1 ponto.

Tabela 4.1: Condicionais

Têm-se então as condicionais, conforme a Tabela 4.1. A partir da entrada que o

usuário selecionar, as células correspondentes a cada tipo de dormente irá executar

uma fórmula lógica similar a:

=SE(Início!$C$7="Pouco";1;0)

Desta maneira, a célula irá imprimir o número 1, se o teste de lógica for

verdadeiro ou o número 0 se o teste for falso. Caso o tipo de dormente não for

excluído em nenhuma das opções, o número 1 já permanece na sua respectiva

célula, sem necessidade do teste de lógica.

A escolha técnica do dormente mais adequado passa a ser simplesmente

aquele que possuir a maior soma de pontos.

É necessário esclarecer, que uma escolha tecnicamente correta é também a

mais econômica, uma vez que o dormente será utilizado até o fim de sua vida útil

dimensionada, não havendo necessidade de troca prematura.

Empate

54

No caso de empate entre um ou mais tipos de dormentes, criou-se uma macro

que irá selecionar o dormente que além de ter o maior ponto tem o menor custo ao

fim de 30 anos.

O menor custo é a soma do valor de implantação por quilometro, considerando o

espaçamento 0,54m entre dormentes, e o valor do custo de manutenção, também

por km.

O custo de manutenção foi calculado baseado na maior vida útil dentre os tipos

de dormentes, que é de 60 anos para o dormente de aço. A partir daí calculou-se

uma taxa de troca de dormente para os outros tipos:

Tabela 4.2: Taxa de troca

Dormente Vida útil Taxa de troca

Madeira 10 6,0

Aço 60 1,0

Concreto 50 1,2

Plástico 40 1,5

A tabela quer dizer que:

a) Em 60 anos, os dormentes de madeira terão que ser trocados 6 vezes;

b) Em 60 anos, os dormentes de aço serão trocados uma única vez;

c) Em 60 anos, os dormentes de concreto serão trocados 1,2 vezes; e

d) Em 60 anos, os dormentes de plástico serão trocados 1,5 vezes.

Multiplicou-se, então, o custo de implantação pela taxa de troca chegando a um

custo por unidade de dormente trocado ao fim de 30 anos, com o valor presente. Ao

multiplicar esse valor por 1.852 determina-se o custo por quilometro, lembrando que

em valor presente (VP).

Foi adotado 30 anos como horizonte por ser esse o tempo de concessão das

empresas ferroviárias.

Com o valor presente do custo de manutenção por tipo de dormente, na aba

“VF” utilizou-se a taxa da inflação do Índice Geral de Preços do Mercado (IGP-M)

para gerar valores futuros, taxa essa que pode ser alterada na aba “Início”. Para

cada ano, calculou-se o valor futuro com i=5,10% e n = 1 ano.

55

Somando-se todos os valores futuros correspondente a cada um dos 30 anos e

o valor correspondente ao custo de implantação, obteve-se o custo total do

dormente.

Macros

Foram programadas algumas macros a fim de melhorar a interface entre o

usuário e o modelo proposto, além de facilitar a lógica de decisão.

As primeiras macros que o usuário pode utilizar é a “Ajuda” e a “Voltar”, a qual

abre a aba Ajuda para que o usuário possa entender todos os dados que devem ser

inseridos na aba Início e em seguida, volta para a aba incial.

Sub Ajuda()

Sheets("Ajuda").Activate

End Sub

Sub Voltar()

Sheets("Início").Activate

End Sub

A macro mais importante é a “Calculo”, que faz a análise de empate e

desempate e imprime o nome do tipo de dormente “vencendor”.

Seu raciocínio segue a seguinte ordem:

Na aba Cálculos:

Na linha 31, colunas L, M, N e O, são dados os somatórios de pontos da análise

técnica. Na linha imediatamente abaixo, linha 32, é dado o custo total de cada

dormente.

A célula Q31 indica qual o maior valor que aparece dentre o somatório de

características técnicas de cada tipo de dormente. A célula Q32 indica qual o menor

custo total entre os dormentes.

Iniciou-se a programação definindo as células de valor máximo e valor mínimo:

Sub Calculo()

'Teste de Empate

PONT_MAX = Sheets("Cálculos").Range("Q31"). Value

PONT_MIN = Sheets("Cálculos").Range("Q31"). Value

56

Em seguida, definiu-se que o cálculo será feito para as colunas L, M, N e O

(identificadas pelo Visual Basic como colunas 12, 13, 14 e 15) da linha 31,

comparando o valor dessas células com o valor máximo. Cada vez que houver um

valor nas células analisadas igual ao valor máximo, ele irá somar 1 à equação de

“Teste_Empate”. Assim, o resultado da soma do “Teste_Empate” será igual ao

número de dormentes empatados tecnicamente.

Teste_Empate = 0

For n = 1 To 4

If Sheets("Cálculos").Cells(31, 11 + n).Val ue =

PONT_MAX Then

Teste_Empate = Teste_Empate + 1

End If

Next n

Se houver apenas um valor igual ao valor máximo, será impresso na aba Início,

célula D16 o nome do dormente com maiores características técnicas.

If Teste_Empate = 1 Then

For n = 1 To 4

If Sheets("Cálculos").Cells(31, 11 + n) .Value =

PONT_MAX Then

Sheets("Início").Range("D16").Value =

Sheets("Cálculos").Cells(33, 11 + n).Value

End If

Next n

Se o “Teste_Empate” for maior que 1, entre as opções que possuem valores

iguais ao valor máximo, será escolhida aquela que possuir o menor custo total.

O menor custo total está sinalizado na linha 35, onde para os dormentes que

possuem custo igual ao menor custo, aparece o número 1.

A partir dessa análise, será impresso na aba Início, célula D16 o nome do

dormente que além de possuir as melhores características técnicas, é o mais barato.

Else

For n = 1 To 4

57

If (Sheets("Cálculos").Cells(31, 11 + n ).Value =

PONT_MAX And Sheets("Cálculos").Cells(35, 11 + n).V alue = 1)

Then


Sheets("Cálculos").Cells(36, 11 + n).Value

End If

Next n

End If

Uma vez selecionado o tipo de dormente mais adequado para os parâmetros

inseridos, a macro irá imprimir o custo de implantação na aba Início, célula D21.

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Made ira" Then


Sheets("Cálculos").Range("B9")

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Aço" Then


Sheets("Cálculos").Range("C9")

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Concr eto" Then


Sheets("Cálculos").Range("D9")

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Plást ico" Then


Sheets("Cálculos").Range("E9")

End If

End Sub

Como o custo de manutenção é dado ao longo dos anos. Criou-se uma macro

para que o usuário possa visualizar a variação do custo de manutenção ao longo do

anos ao clicar no botão “Custo de Manutenção”.

Sub Graficos()

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Madei ra" Then

58

Sheets("CM madeira").Activate

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Aço" Then

Sheets("CM aço").Activate

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Concr eto" Then

Sheets("CM concreto").Activate

End If

If Sheets("Início").Range("D16").Value = "Plást ico" Then

Sheets("CM plastico").Activate

End If

End Sub

59

5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1 – Objetivos Atingidos

Após análise da literatura existente sobre as diversas vantagens e desvantagens

dos diferentes tipos de dormentes, foi possível selecionar parâmetros que são

variáveis nos diversos lugares por onde a ferrovia passa ou por onde a querem

passar. Esses parâmetros também selecionam as melhores características de cada

dormente.

Com o objetivo de propor um modelo técnico-econômico para escolha do tipo de

dormente mais adequado para trechos com diferentes características, o trabalho

gerou uma planilha Excel de fácil uso que permite não só a melhor escolha do tipo

de dormente, como também uma análise da variação dos resultados de acordo com

os dados inseridos na planilha.

O modelo proposto permitirá que projetistas e empresas façam escolhas que

resultarão no melhor desempenho dos dormentes assim como na economia

financeira do empreendedor.

5.2 – Dificuldades Encontradas

A pesquisa na área ferroviária ficou praticamente parada por quase 15 anos no

Brasil. Essa pausa além de retardar o desenvolvimento ferroviário do país, impediu

que hoje o número de fontes de consulta fosse maior.

A bibliografia constitui toda a base teórica ao redor da qual o trabalho é

desenvolvido. Portanto, a grande dificuldade foi encontrar todas as informações

necessárias para o desenvolvimento do modelo proposto.

60

6 – BIBLIOGRAFIA

ESTRADAS DE FERRO VOL 1 – HELVÉCIO LAPERTOSA BRINA – LIVROS

TÉCNICOS E CIENTÍFICOS EDITORA S.A. – 1979

DESEMPENHO DO SETOR FERROVIÁRIO NO BRASIL, APÓS O PLANO

REAL, E SUAS PERSPECTIVAS PARA OS PRÓXIMOS ANOS – ARTIGO

TÉCNICO – RENO SCHMIDT – 2010

COMUNICADOS DO IPEA Nº 50 – SÉRIE EIXOS DO DESENVOLVIMENTO

BRASILEIRO – TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGAS NO BRASIL:

GARGALOS E PERSPECTIVAS PARA O DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E

REGIONAL – 2010

PESQUISA CNT DE FERROVIAS 2011 – BRASÍLIA 2011. DISPONÍVEL EM:

HTTP://WWW.CNT.ORG.BR/PAGINAS/PESQUISAS_DETALHES.ASPX?P=7

ACESSO EM: 10/01/11

ESTRADAS DE FERRO VOL 1 – HELVÉCIO LAPERTOSA BRINA – LIVROS

TÉCNICOS E CIENTÍFICOS EDITORA S.A. – 1979

DESEMPENHO DO SETOR FERROVIÁRIO NO BRASIL, APÓS O PLANO

REAL, E SUAS PERSPECTIVAS PARA OS PRÓXIMOS ANOS – ARTIGO

TÉCNICO – RENO SCHMIDT – 2010

61

COMUNICADOS DO IPEA Nº 50 – SÉRIE EIXOS DO DESENVOLVIMENTO

BRASILEIRO – TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGAS NO BRASIL:

GARGALOS E PERSPECTIVAS PARA O DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E

REGIONAL – 2010

PESQUISA CNT DE FERROVIAS 2011 – BRASÍLIA 2011. DISPONÍVEL EM:

HTTP://WWW.CNT.ORG.BR/PAGINAS/PESQUISAS_DETALHES.ASPX?P=7ACESSO

EM: 10/01/11

ALTERNATIVAS VIÁVEIS PARA SUBSTITUIÇÃO DA MADEIRA COMO

DORMENTE FERROVIÁRIO – GLEYSON MARZOLA – UNIVERSIDADE ANHEMBI

MORUMBI - SÃO PAULO – 2004

AMERICAN RAILWAY ENGENEERING AND MAINTENACE OF WAY

ASSOCIATION – 2009

GUIDELINES TO BEST PRACTICES FOR HEAVY HAUL RAIL OPERATIONS –

INTERNATIONAL HEAVY HAUL ASSOTIATION - 2009

UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS RECICLADOS NA FABRICAÇÃO DE

DORMENTES FERROVIÁRIOS – BRUNO SANTANA DE FARIA – INSTITUTO

MILITAR DE ENGENHARIA - MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES

– RIO DE JANEIRO-RJ – 2006

62

OS DORMENTES FERROVIÁRIOS, SEU TRATAMENTO E O MEIO AMBIENTE

– GLEICY KAREN ABDON ALVES - INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA – IME

– MESTRADO EM ENGENHARIA DE TRANSPORTES – 2005

APOSTILA DE AULA – FERROVIAS – PROF. DR. TELMO GIOLITO PORTO –

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO – DEPARTAMENTO

DE ENGENHARIA DE TRANSPORTES – 2004

APOSTILA DE AULA – SUPERESTRUTURA DA VIA – WALTER VIDON

JÚNIOR – INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA – CURSO DE

ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTES FERROVIÁRIO DE CARGA – 2011

http://www.brasiltrilhos.com.br

ACESSADO EM 20/03/2012

http://www.hewittequipamentos.com.br

ACESSADO EM 20/03/2012

http://valmirandrade.com

ACESSADO em 11/04/2012

63

7 – ANEXOS

Arquivo Excel “Dormentes_2012.xlsm”

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