PDF -PROCESSO SELETIVO 2014 - ufmtbr - EVERTON JÚNIO TRINDADE
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EVERTON JÚNIO TRINDADE

PROCESSO SELETIVO 2014 - ufmtbr

EVERTON JÚNIO TRINDADE transportes ime eb br etfc monografias MON051 pdf Everton Júnio Trindade Análise sobre a utilização de Dormentes de Concreto como solução alternativa para a Via Permanente na MRS Logística S A Trabalho Final de Curso apresentado ao Programa de Especialização em Engenharia de Transporte Ferroviário de Carga,

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JÚNIO TRINDADE...

Description

MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA (Real Academia de Artilharia,

Fortificação e Desenho,

1792)

SUBDIVISÃO DE CURSOS DE PÓS-GRADUAÇÃO

Curso de Especialização em Engenharia de Transporte Ferroviário de Carga

EVERTON JÚNIO TRINDADE

Análise sobre a utilização de Dormentes de Concreto como solução alternativa para a Via Permanente na MRS Logística S.

Rio de Janeiro 2012

Everton Júnio Trindade

Análise sobre a utilização de Dormentes de Concreto como solução alternativa para a Via Permanente na MRS Logística S.

Trabalho Final de Curso apresentado ao Programa de Especialização em Engenharia de Transporte Ferroviário de Carga,

área de concentração: Subdivisão de Cursos de Pós Graduação,

do Instituto Militar de Engenharia,

como requisito parcial à obtenção do título de Especialista em Engenharia de Transporte Ferroviário de Cargas.

Orientador: Prof.

Luiz Antônio Silveira Lopes,

D.Sc.

Rio de Janeiro 2012

Ficha catalográfica elaborada pelos bibliotecários do IME (impressão no verso da folha de rosto)

Everton Júnio Trindade

Análise sobre a utilização de Dormentes de Concreto como solução alternativa para a Via Permanente na MRS Logística S.

Trabalho Final de Curso apresentado ao Programa de Especialização em Engenharia de Transporte Ferroviário de Carga,

área de concentração: Subdivisão de Cursos de Pós Graduação,

do Instituto Militar de Engenharia,

como requisito parcial à obtenção do título de Especialista em Engenharia de Transporte Ferroviário de Cargas.

Aprovado em 26 de junho de 2012

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________ Prof.

Luiz Antônio Silveira Lopes,

D.Sc.

(Orientador) Instituto Militar de Engenharia

_____________________________________ Prof.

Manuel Ferreira Mendes CEPEFER

(Dedicatória)

Dedico este trabalho aos meus pais e ao meu irmão,

que sempre me apoiaram em quaisquer desafios e sonhos que busco.

À minha esposa Dayane e ao meu filho Raphael,

que sempre estiveram ao meu lado vencendo os desafios,

me apoiando nos momentos difíceis e comemorando minhas conquistas,

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todas as pessoas que me incentivaram,

apoiaram e possibilitaram esta oportunidade de ampliar meus horizontes.

Agradeço aos meus amigos de curso,

os incentivos dados e o excelente ambiente criado ao longo desta caminhada.

Agradeço a todos os mestres,

que ministraram disciplinas no curso,

Agradeço à MRS Logística mais esta oportunidade de desenvolvimento profissional e ao IME toda a infraestrutura fornecida durante o período do curso.

Agradeço ao meu Professor Orientador Silveira Lopes por sua disponibilidade,

presteza e os comentários pertinentes.

Agradeço à Dayane,

por toda sua compreensão e carinho,

ao entender o tamanho desta oportunidade.

A todos que,

colaboraram para que este trabalho fosse realizado.

RESUMO

A MRS Logística S.A.,

traçou uma trajetória de expressivo crescimento nos volumes transportados,

consolidando um cenário empresarial de grande incremento de produção.

Tendo em vista essa projeção de crescimento para os próximos anos,

gerou uma preocupação sobre a condição futura da Via Permanente neste cenário.

A proposta deste trabalho é elucidar quais são as vantagens e desvantagens da utilização de dormentes de concreto como solução alternativa para a Superestrutura Ferroviária,

impulsionado pela limitação de tempo de parada para manutenção corretiva da Via Permanente e os grandes problemas ambientais com a aplicação dos dormentes de madeira.

O trabalho seguiu a seguinte metodologia para se atingir os objetivos propostos: o histórico da ferrovia,

revisão das características e elementos que constituem um sistema ferroviário típico,

classificação dos principais dormentes de concreto existentes,

vantagens e desvantagens de sua utilização e,

conclusão e consideração sobre sua aplicabilidade na Malha Ferroviária da MRS.

Plavras-chave: Ferrovia,Via Permanente,

Dormentes de Madeira,

Dormentes de Aço,

Dormentes de Plástico,

Dormente de Concreto.

ABSTRACT

MRS Logística S.A,

have been made an expressive growth in freight transportation,

achieving an expressive increase production corporative scenario.

Regarding this growth projection for the next years,

it have been create a concern about the future conditions of the Permanent Way acording to this scenario,

The porpose of this work is clarify what are advantages and disadvantages about the use of concrete ties as an alternative solution for the track Superstructure,

drived by the time limitation for corrective maintenance break and the big enviromental problems using the wood ties.

The present work complies to this methodology to reach the desired goals: the railroad history,

the features revision and the components that constitute a typical track system,

classification of the main types of concrete ties,

conclusion and considerations about the real use at MRS railroad system.

Key-words: Railroad,

Permanent Way,

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Distribuição da Malha Ferroviária....................................................................

Figura 3.5 Dormente Inglês modelo F40.............................................................................

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Composição Química do Aço para Trilhos...................................................

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1.1 – Evolução do Volume Transportado...............................................................

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

Agência Nacional de Transportes Terreste

Rede Ferroviária Federal S.

OAE’s

Obras de Arte Especial

AREMA

American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association

Polietileno de Alta Densidade

Companhia Siderúrgica Nacional

AMV’s

Aparelho de Mudança de Via

PIV’s

Ponto de Inflexão Vertical

Estrada de Ferro Carajás

Estrada de Ferro Vitória Minas

Variante Ferroviária Litorânea Sul

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO.......................................................................................................

A..............................................................................

A............................................................................................................

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

HISTÓRICO DA MRS LOGÍSTICA S.

No dia 20 de setembro de 1996 foi realizado na Bolsa de Valores do Rio de Janeiro o leilão de privatização das então Malha Sudeste da Rede Ferroviária Federal S.A.,

que compreendia as linhas das Superintendências Regionais SR3 (Juiz de Fora) e SR4 (São Paulo),

no qual o Consórcio MRS Logística S.

tornou-se arrendatário de seus ativos e concessionária do transporte ferroviário de carga por 30 anos,

renováveis por mais 30 anos (Fonte: ANTT).

Os trechos que foram concedidos para a exploração do transporte ferroviário de cargas são aqueles que pertenceram às antigas ferrovias Estrada de Ferro Central do Brasil,

nas linhas que ligam o Rio de Janeiro à São Paulo e a Belo Horizonte,

bem como aqueles que pertenceram à Estrada de Ferro Santos – Jundiaí excluídas,

as linhas metropolitanas de transporte de passageiros no Rio de Janeiro e em São Paulo.

Suas linhas abrangem a mais desenvolvida região do país,

e atravessam os seus maiores centros consumidores e produtores.

Sua malha é também o acesso ferroviário aos principais portos brasileiros: Rio de Janeiro,

Sepetiba e Santos.

Atende também o terminal marítimo privativo de embarque de minério de ferro,

instalado na Ilha de Guaíba na Baía de Sepetiba.

Linhas estas constituídas de bitola larga (1,60m) e somadas suas extensões acumulavam 1.674 Km de linhas que passavam pelos estados de Minas Gerais,

Rio de Janeiro e São Paulo (Figura 1.1).

Figura 1.1 – Distribuição da Malha Ferroviária (Fonte: MRS LOGÍSITCA S.

2011).

O mercado para o transporte ferroviário de cargas é extremamente favorável na área de influência da MRS,

sendo os três estados atendidos por sua malha concentradores de 65% do produto interno bruto do Brasil.

Nestes estados,

estão instaladas as principais siderúrgicas,

cimenteiras e mineradoras do nosso país e abrange também uma área de grande produção agrícola.

Este mercado está fortemente ligado a atividade portuária,

sendo que grande parte dos transportes se dão entre Porto e Produção,

seja no sentido exportação (minério,

aço,

graneis agrícolas e contêineres) ou importação (carvão,

No mercado interno são feitos transportes de matérias-primas (contêineres,

fundentes para siderúrgicas e escória para cimenteiras) e também escoamento de produtos acabados tais como aço e cimento.

(Fonte: MRS Logística S.

2011)

O PROBLEMA EM ESTUDO

O assunto a ser estudado será a condição da Via Permanente para os próximos anos e a análise da viabilidade da implantação de Dormentes de Concreto na Malha Ferroviária da MRS Logística S.

Será apresentado um panorama dos elementos que compõem a Via Permanente e uma análise objetiva dos processos necessários para utilização de Dormente de Concreto na Malha Ferroviária.

A formulação do problema,

basea-se no comportamento da Via Permanente,

em razão da necessidade do aumento da capacidade de vazão de trechos ferroviários da MRS Logística S.

e o estudo da aplicabilidade de Dormente de Concreto como alternativa da Superestrutura Ferroviária.

OBJETIVO

O objetivo do trabalho é apresentar uma análise da viabilidade de utilização de dormentes de concreto como solução alternativa para os trechos da Malha Ferroviária da MRS Logística S.

tendo em vista a projeção agressiva de seu plano de crescimento que limitará o tempo de manutenção da Via Permanente.

JUSTIFICATIVA

Em todo mundo há um crescente interesse pela aplicação de dormentes de concreto.

Hoje,

nos países de primeiro mundo,

os dormentes monoblocos de concreto protendido e bibloco de concreto armado estão plenamente desenvolvidos e em utilização nas vias ferroviárias.

A experiência tem indicado que a aplicação de dormentes de concreto resulta em vias de qualidade estrutural superior,

de melhor estabilidade e desempenho e reduzida manutenção.

No início das ferrovias do século passado,

devido à grande disponibilidade de florestas,

os dormentes eram de madeira e aplicados em via sem tratamento químico.

No Brasil,

os dormentes passaram a ter tratamento químico,

a vida útil atualmente é de cerca de seis anos,

que pode ser considerada extremamente baixa.

Neste aspecto,

a previsão do dormente de concreto é de durar ao menos 50 anos.

Com a privatização das ferrovias federais brasileiras,

o investimento financeiro que vem ocorrendo ocorrerá nas vias já existentes e a inexistência de madeira de lei a preços baixos,

haverá a tendência de se acompanhar a evolução que acontece nos países mais desenvolvidos,

a substituição gradativa dos dormentes de madeira por dormentes de concreto.

Após a privatização do malha Sudeste da Rede Ferroviária,

ocorreu a retomada do crescimento do transporte de carga dos principais clientes de sua área de influência.

Com isso,

após anos de recordes históricos de toneladas/anos transportadas,

a capacidade instalada do sistema atingiu em vários segmentos o seu limite de vazão.

Assim,

a partir dos próximos anos a MRS Logística S.

projeta um crescimento agressivo para seus volumes transportados.

Por isso,

a necessidade do estudo da condição da Via Permanente,

com uma abordagem para a implementação do uso de dormentes de concreto como solução alternativa para a Via Permanente.

O gráfico 1.1 mostra a evolução dos investimentos realizados ano a ano,

e a projeção para os próximos quatro anos.

Analisando o gráfico,

pode-se perceber o crescente aumento da produção realizada e projetada ano a ano,

ligados a grandes volumes de investimentos anuais realizados.

Gráfico 1.1

2011).

Este estudo será o uma contribuição sobre a análise da utilização de dormentes de concreto na Via Permanente da MRS,

necessário devido às limitações ambientais e redução no tempo de manutenção que será ocasionado pelo crescimento projetado para os próximos anos.

Contribuindo para estudos futuros e aplicações práticas desta alternativa.

ESTRUTURA DO TRABALHO

O presente trabalho foi dividido conforme descrito abaixo:

Capítulo 1 – Introdução: apresentar o histórico da Via Permanente da MRS Logística S.

a justificativa e a estrutura do trabalho.

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica: apresentar os principais conceitos,

técnicas de Via Permanente e a perfeita compreensão da análise proposta.

Capítulo 3 – Análise da utilização do dormente de Concreto como solução alternativa para o problema em estudo.

E a análise da viabilidade econômico-financeiro do uso de dormentes de concreto.

Capítulo 4 – Considerações e conclusões: Apresentar a conclusão e as recomendações.

CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

BREVE HISTÓRICO DA FERROVIA

No fim do século XVIII e começo do século XIX foram dados os primeiros passos para a implantação da estrada de ferro,

como meio de transporte terrrestre.

Segundo BRINA,

1979,

a origem das estradas de ferro está intimamente ligada ao trabalho das minas de carvão da Inglaterra.

Na usina de Killingswarth,

foi experimentado o primeiro veículo impulsionado pela força expansiva do vapor d’água.

Depois da invenção da máquina a vapor,

várias tentativas foram feitas para a construção de um veículo que se locomovesse em uma estrada sendo movimentado a vapor d’água.

Entretanto só em 1814,

é que as primeiras tentativas de construção de uma máquina tratora,

Assim em julho de 1814 o inventor Jorge Stephenson conseguiu finalmente arrastar alguns vagões,

com sua máquina utilizando o vapor d’água.

Em 27 de setembro de 1825 foi feita a primeira viagem,

utilizando o invento de Stephenson.

Foram percorridos 25 quilômetros entre as cidades de Stokton e Darlington,

A partir de 1840 houve uma grande expansão da ferrovia na Inglaterra,

contribuindo sensivelmente para a consolidação tecnológica e avanço da revolução Industrial naquele país.

No Brasil,

a primeira tentativa para implantação de uma Estrada de Ferro,

quando o regente Diogo Antônio Feijó promulgou uma lei,

concedendo favores a quem quisesse construir e explorar uma Estrada de Ferro ligando o Rio de Janeiro às Capitais de Minas Gerais,

Rio Grande do Sul e Bahia.

(BRINA,

1979)

Entretanto,

apesar das diversas vantagens oferecidas pelo império,

os empresários não se interessaram por esta empreitada onerosa e de grande risco.

Apenas em 1852,

Irineu Evangelista de Souza,

iniciou a construção da ferrovia que ligaria porto do Rio de Janeiro a raiz da serra de Petrópolis.

A primeira ferrovia Brasileira foi então inaugurada em 30 de abril de 1854,

percorrida inicialmente com velocidade média de 38 km/h.

Em 1855 foi organizada a Estrada de Ferro D.

Pedro II,

que deu origem à Estrada de Ferro Central do Brasil.

As estradas de ferro se expandiram pelo país até a década de 1950 quando a rede nacional contava com mais de 37.000 km.

Em 1957,

surgiu a Rede Ferroviária Sociedade Anônima (Rede Ferroviária Federal S.A – RFFSA),

que teve por escopo tornar a exploração das ferrovias federais a mais econômica possível.

Já na década de 1990 o Governo Federal decidiu pela desestatização do setor ferroviário brasileiro,

realizando leilões para a concessão do transporte de cargas em suas vias,

a RFFSA foi liquidada pelo governo.

ESSÊNCIA DA VIA PERMANENTE

A linha férrea,

conjunto formado pelos trilhos e dormentes e,

não está assentada rigidamente ao solo

considerá-la como que flutuando no lastro.

Tal detalhe fez com que,

sob os aspectos estáticos ou dinâmicos,

difiram bastante daquelas que se verificam na construção civil.

Em decorrência de tal circunstância,

aliada ainda ao fato de que uma malha ferroviária se assenta sobre área de terreno praticamente ilimitada,

devemos considerar a via permanente como sendo uma estrutura de natureza bem diversa daquelas,

que seriam consideradas obras civis convencionais,

caracterizadas por suas sólidas ancoragens ao solo e por serem limitadas no espaço.

Faltam à Via Permanente tais características essenciais,

razão pela qual deve ela ser considerada como estrutura técnica de características próprias e que requer,

no que diz respeito à sua construção e manutenção,

Por tais razões,

ponderações baseadas nos conhecimentos gerais da construção civil nem sempre levam à conclusões ou previsões corretas.

Após o surgimento da Ferrovia,

através de experiências práticas,

procedimentos empíricos e tentativas,

se chegasse aos conhecimentos e à determinação dos tipos construtivos,

que hoje se constituem em patrimônio público.

(SCHRAMM,

1977)

CARACTERISTICAS DA VIA PERMANENTE

A Via Permanente ferroviária pode ser definida como “o sistema de sustentação e rolamento dos trens em circulação”.

(SPADA,2003) É considerada como parte integrante de uma ferrovia,

é conceituada como um conjunto de instalações e equipamentos que compõe a infraestrutura e a superestrutura de uma Ferrovia.

Por este conceito as instalações,

a superestrutura e infraestrutura fazem parte da Via Permanente (LIMA,

1998).

Outras definições,

também encontradas na literatura,

definem a Via Permanente como: “Conjunto formado por trilhos,

se for o caso pelo Sublastro”.

Tudo que estiver sob a Superestrutura denomina-se simplesmente de infraestrutura.

A ferrovia como um todo tem como característica principal,

a existência de dois trilhos de aço,

sobre os quais o trem se desloca,

paralelos e instalados permanentemente sobre um leito.

Dentro desta definição existem algumas variações quanto a tipos de estrutura das ferrovias,

do tipo e dimensões dos trilhos,

Ela é normalmente separada em duas partes que são: a Superestrutura e a Infraestrutura.

Figura 2.1 – Corte de seção transversal da Via Permanente (FONTE: Vidon,

2012) .

2.3.1

INFRAESTRUTURA

Considera-se infraestrutura ferroviária o suporte da estrutura da via da qual recebe,

as tensões devidas ao tráfego,

e das demais instalações necessárias à operação ferroviária,

como posteação de rede aérea,

A infraestrutura é segundo SPADA (2003) é o conjunto de obras implantadas em uma faixa de terreno,

destinadas ao estabelecimento e à proteção do caminho de rolamento da via.

Basicamente,

a infraestrutura é constituída por solos naturais ou tratados,

ou então por estruturas quaisquer,

no caso de Obras de Arte Especiais.

Neste presente trabalho se tratará apenas das duas primeiras.

Segundo LIMA (1998),

“A infraestrutura tem papel fundamental na estabilidade da via,

pois sendo ela a base da ferrovia,

toda a superestrutura a utiliza como apoio e conseqüentemente qualquer alteração na infraestrutura terá reflexo na superestrutura.

Figura 2.2 – Elementos de uma Infraestrutura ferroviária (FONTE: Diogo,

2012 .

2.3.1.1

PLATAFORMAS

Segundo Vidon,

2012,

“de modo geral pode-se dizer que as plataformas ferroviárias têm como função proporcionar apoio à estrutura da via de modo que não sofra deformações que impeçam negativamente na exploração,

sob as condições de tráfego que determinam o traçado da linha”.

Para que o apoio não sofra deformações ou não influa negativamente no tráfego é necessário que a plataforma tenha certas características de resistência,

durante a própria construção.

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS:

As características geométricas da plataforma dependem principalmente de: bitola,

número de linhas,

Esses elementos influem basicamente em sua largura.

A inclinação dos taludes laterais (corte ou aterro) e inclinação da parte superior dependem dos materiais empregados e tipo de drenagem.

A altura,

é função das condições topográficas.

CARACTERÍSTICAS GEOTÉNICAS:

Quanto ao aspect