Controle de velocidade de trens em rampa

Controle de velocidade de trens em
rampa
Sapatas de composição x Sapatas de ferro fundido
Leonardo Pessoa
Introdução
Objetivo
 Comparativo quantitativo entre materiais utilizados nas sapatas de freio de
locomotivas e de vagões de carga;
 Vantagens e desvantagens da utilização de ferro fundido ou composição nas sapatas
de freio;
 Relacionar estes comparativos durante o controle de velocidade de um trem em uma
rampa;
Introdução
Como se comportariam em um mesmo trem em um mesmo trecho e na mesma
velocidade os dois tipos de sapatas de freio? Qual delas seria mais econômica? Qual
seria mais segura?
Definições
Perfil (Trecho) e composição sugeridos
 Locomotivas: 1 x Dash9-BB40;
 Vagões de carga: 100 x Vagão típico para transporte de minério;
Dash 9
Vagões de carga
Coeficiente de atrito x Condições do trilho
Valores definidos por Douglas Galton e George Westinghouse + valores aplicados atualmente
Velocidade de estabilidade da composição (Trecho A-B)
36 km/h
Trecho B-C
 Limite de velocidade: 36 km/h;
 Motor Diesel em Idle (Não há geração de potência na locomotiva);
Desenvolvimento
Força de impulsão do trem (Gravidade)
115.526 kgf
Constante
Crescente com a velocidade
Constante
Coeficiente de atrito Sapata-Roda
115.526 kgf
Resultados
Força de frenagem para a composição sugerida
P – Pressão [kgf/cm²]
S – Área do pistão do cilindro de freio [cm²]
r – coeficiente de multiplicação de alavancas da timoneria de freio
ε – eficiência
n – Número de cilindros de freio
μ – coeficiente de atrito da sapata com a roda
Pressão necessária para manter a velocidade (36 km/h)
Equalizando a Força de frenagem à Força de impulsão, tem-se:
A pressão necessária para se manter o trem à 36 km/h, utilizando-se sapatas de
composição é 60% menor do que a necessária para sapatas de ferro fundido.
Taxa de frenagem
A AAR define os limites de taxa de frenagem para locomotivas e vagões de carga
conforme valores abaixo:
 Locomotivas utilizando sapatas de composição: 32,5%;
 Locomotivas utilizando sapatas de ferro fundido: 65%;
 Vagões carregados: 8,5%;
Valores encontrados:
Conclusões
Vantagens das sapatas de composição
 Coeficiente de atrito maior em qualquer velocidade;
 Curva de atrito praticamente paralela* à curva de aderência da locomotiva;
 Vida útil elevada;
 Redução do desgaste de rodas;
Possibilidades quando em uso de sapatas de composição
 SEGURANÇA: Quantidade maior de ar (pressão) disponível para situações de
emergência; Risco de travamento da rodas durante a parada do trem praticamente*
eliminado;
 REDUÇÃO DE PESO: Cilindros de freio podem ser reduzidos;
 SIMPLIFICAÇÃO: Timonerias de freio podem ser menos complexas;
 OTIMIZAÇÃO: Pode-se chegar a um ponto ótimo entre os itens anteriores;
Fim