Apresentação do PowerPoint

Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – DECIV
Manutenção de Via Permanente Ferroviária – CIV 451
Aula 8
APARELHOS DE VIA
Manutenção de Via Permanente Ferroviária
Prof. Dr. Gilberto Fernandes
CLASSIFICAÇÃO DOS APARELHOS DE VIA
Para fins didáticos, classificaremos os aparelhos de via em:
•Aparelhos de mudança de via comuns;
•Aparelhos de mudança de via especiais – giradores e
carretões;
•Triângulos de reversão;
•Cruzamentos;
•Para – choques;
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
A sujeição do veículo ferroviário aos trilhos e a existência do friso
nas rodas criam problemas, quando se deseja passar os veículos
de uma linha para outra ou para um desvio.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Para que o friso da roda tenha passagem livre, torna-se necessário
introduzir uma aparelhagem que permita a interrupção do trilho,
formando canais por onde passam os frisos.
Daí a necessidade do chamado “aparelho de mudança de via”.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Os aparelhos de mudança de via correntes ou comuns,
às vezes chamados impropriamente de chaves, compões-se das
seguintes partes principais:
Agulhas;
Contra-agulhas ou “encosto da agulha”;
Aparelho de manobra;
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Trilhos de enlace ou de ligação;
“Coração” ou “Jacaré”;
Calços;
Coxins e
Contratrilhos.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Vamos descreves sucintamente cada uma destas partes:
A)
Agulhas – São peças de aço, despontadas, de modo a que
sua extremidades na parte anterior se adaptem perfeitamente
aos trilhos de encostos (contra-agulha), de um lado ou de
outro da fila de trilhos, de acordo com a direção que deve
tomar o veículo. Na extremidade posterior, as agulhas são
ligadas aos trilhos de enlace ou de ligação por meio de talas
flexíveis, formando uma articulação.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
As agulhas são peças móveis e invariavelmente paralelas
entre si. São ligadas por uma barra de ferro, chamado tirantes
das agulhas, ao aparelho de manobra.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Como vamos ver em seguida, o comprimento das agulhas é
padronizado. Pelas Normas Técnicas Brasileiras esse comprimento
varia de 3,65 m a 9,14 m.
O ângulo β formado pela agulha com a contra-agulha, chama-se
ângulo de desvio.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
As agulhas são comumente retilíneas para maior facilidade de
construção e a escolha de seu comprimento é muito importante.
O intervalo entre a agulha e a contra-agulha no talão desta,
não pode descer abaixo do necessário à passagem do friso das
rodas, sem atritar no talão da agulha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Se a agulha é muito curta, torna-se grande o ângulo β e
tem-se uma brusca mudança de direção, que pode ocasionar
um descarrilamento ou mesmo a sua quebra.
A distância entre as faces internas da agulha e contraagulha é no mínimo de 0,06 m (6 centímetros) a fim de dar
livre passagem aos frisos, sem atrito, no talão da agulha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Assim sendo, a distância mínima de centro a centro dos trilhos
no talão da agulha é:
i = 0,06 + C
C – Largura do Boleto do Trilho
6 cm: Distância entre as faces
internas da agulha e contra-agulha.
É da ordem de 13 a 17 cm, adotando-se a folga
de 8 a 10 cm entre a agulha e a contra-agulha no
talão da mesma.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
O valor de β em aparelhos modernos varia de 25’ a 40’, para
maiores velocidades e comumente 1° a 1° e 40’ para aparelhos de
mudança de via (AMV) para baixas velocidades.
Quanto menor é o ângulo de desvio melhor será a circulação
sobre a agulha, tornando a manobra das mesmas mais difícil.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
O ângulo β é determinado pela expressão:
i
sen  
h
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i – Distância de centro a centro, entre
agulha e contra agulha.
h - Comprimento das agulhas.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
B) Contra-agulha ou encosto da agulha – Geralmente são
peças usinadas a partir dos próprios trilhos, adaptadas para
servir de “batente” da agulha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
C) Aparelho de manobra – É toda aparelhagem que permite
movimentar as agulhas, dando passagem para uma ou outra via.
Destacam-se deste, as seguintes peças principais:
•
Tirante ou barra de ligação (peça que liga o meio da trela ao
aparelho de manobra);
•
Trela (peça que liga as pontas das agulhas, tornando-as
invariavelmente paralelas);
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
•
Contra-peso, queijo ou libra, é uma peça em forma de
queijo, que auxilia a movimentação da alavanca de
manobra, forçando a agulha a manter-se encostada à
contra-agulha
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
•
Alavanca de manobra – peça que é impulsionada pelo
“guarda-chaves”, para movimentar as agulhas, a fim de
dar passagem para uma ou outra linha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
D) Trilhos de ligação – São os trilhos que fazem a ligação do
talão das agulhas, ao “coração” do AMV (aparelho de
mudança de via). A ligação desses trilhos com a peça
denominada coração é feita por meio de talas bem
parafusadas.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
E) Coração ou Jacaré – É a parte principal de um AMV e que
praticamente o caracteriza.
Pode ser constituído de trilhos comuns cortados,
usinados e aparafusados e cravados a uma chapa de aço que
se assenta no lastro. Ou então de uma só peça de aço
fundido.
Ultimamente prefere-se este último tipo, que é o mais
robusto e feito com aço-manganês, acarretando grande
resistência ao desgaste.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
O coração é composto das seguintes partes:
•
Ponta – (teórica e prática). Para sua maior durabilidade, a
ponta do coração9 é rombuda, e chama-se ponta prática.
A ponta teórica fica no prolongamento das arestas da
ponta prática.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
•
Patas de lebre – São as pontas externas e laterais do
coração, dobradas em forma de “patas”.
•
Ângulo do coração – É o ângulo formando pelas duas
peças (ou trilhos usinados) que encaminham as rodas
para a direção de uma ou outra linha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
F) Calços – São peças de ferro fundido, aparafusadas entre
os trilhos e contratrilhos, ou entre a agulha e contra-agulha e
têm a finalidade de manter invariável a distância entre eles.
G) Coxins – São chapas colocadas sob as agulhas, e
mantidas sempre lubrificadas, pois sobre elas deslizam as
agulhas, quando movimentadas.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
H) Contratrilhos – São trilhos de comprimento adequado,
colocados junto aos trilhos externos e de um lado e outro do
coração tendo por finalidade “puxar” o rodeiro (eixo com
rodas) para fora, evitando que os frisos das rodas se choquem
contra a ponta do coração.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
1) APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA (AMVS)
Características de um AMV:
Abertura do coração
Comprimento das agulhas
Folga no talão das agulhas
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
1) APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA (AMVS)
Com esses três elementos, são deduzidas as outras grandezas
necessárias ao dimensionamento de um desvio ferroviário. A
principal característica é, como já dissemos, a abertura do
coração.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
1) APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA (AMVS)
A abertura do coração poderá ser definida por três
processos diferentes:
Pelo número do coração.
Pela tangente do ângulo do coração.
Por “processo prático” para uso dos mestres de linha.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
A) Número do coração – Denomina-se número do coração à grandeza dada
pela expressão:
N
cd
ab
(1)
Sendo cd uma distância qualquer, a partir da ponta teórica do coração e na
bissetriz do ângulo α e ab a distância perpendicular a cd, entre as arestas do
coração.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Podemos dar uma outra forma à expressão (1):

Então:
cd
cd
1
1




ad

ab 2ad 2
2tg
cd
2
N
1
2tg

2
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Dada a dificuldade em se estabelecer posição certa da ponta teórica, pode-se
prescindir da posição desta e determinar de outro modo o número do coração.
Para isto, teremos à esquerda de um comprimento qualquer cg e tiremos a
perpendicular ef.
Teremos:
Então:
cd cg cd  cg
dg



ab ef ab  ef ab  ef
dg
N
ab  ef
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Para se ter o número de um coração, sem conhecer a ponta teórica, será
mais simples tomar um segmento qualquer dg segundo a bissetriz do ângulo do
coração e medir as distancias ab e ef.
Convém esclarecer que o conceito do número do coração é o modo
universal de se identificar um AMV.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
B) Tangente do ângulo do coração – A norma Brasileira para estradas de ferro,
ao invés de padronizar o número do coração prefere se referir à tangente do ângulo
do coração, variando de tg α = 1:8 até tg α = 1:20.
Conhecida a tangente do ângulo do coração, é fácil determinar o número
correspondente, lembrando-se que:
 1  1  tg 2
tg 
e
2
tg
1
N

2tg
2

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Mas, para fins práticos, sem erro sensível, poderemos fazer:
2tg
E neste caso teremos

2
1
N
2tg
 tg


1
tg
2
Como nas Normas Brasileiras a
tangente de α é dada por
uma fração 1/n, teremos:
1
N  n
1
n
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Conclui-se,
pois,
que
o
número
do
coração
é
o
denominador da fração, que pelas Normas exprime a tangente do
ângulo do coração.
Por exemplo se tg α = 1:15, sabemos que N = 15, com
suficiente aproximação.
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C) Processo prático de uso dos Mestres de Linha – Os mestres
de linha, quando desejam pedir um coração para substituir um que
avariou ou mesmo pedir um AMV para um pátio de estação, fazem a
medida da abertura do coração por outro processo:
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Tomam o comprimento de um metro a partir da ponta teórica (avaliada) e na
extremidade dessa extensão, medem a abertura, em cm, entre as arestas externas
do coração, perpendicular à bissetriz do ângulo.
A abertura do coração é expressa pela fração ordinária 1:l sendo l a dimensão
perpendicular, em centímetros. (Por exemplo: 1:11 – que dizer 1 m, na bissetriz e 11
cm na normal à bissetriz).
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Recebida essa medida, cumpre ao engenheiro convertê-la em “número do
coração”, do seguinte modo:
N
cd 100 cm

ab
l cm
No exemplo dado, teríamos:
N
100
 9,09
11
Ou seja, coração de n° 9.
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APARELHOS DE MUDANÇA DE VIA COMUNS
Em resumo, qualquer que seja o processo utilizado para a
medida do coração, deve-se transformá-la para a medida universal,
número do coração, utilizando a expressão dada:
cd
1
N

ab 2tg 
2
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DETERMINAÇÃO DOS ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO DOS
PÁTIOS FERROVIÁRIOS (FÓRMULAS DOS DESVIOS)
Como vimos, temos sempre três elementos previamente
fixado para o projeto dos desvios: a abertura do coração, o
comprimento das agulhas e a abertura no talão das agulhas, sendo
que os dois primeiros elementos são estabelecidos pelas Normas.
Um quarto elemento que também deve ser previamente
fixado, é a entrevia ou entrelinha.
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DETERMINAÇÃO DOS ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO DOS
PÁTIOS FERROVIÁRIOS (FÓRMULAS DOS DESVIOS)
A Norma Brasileira chama de entrevia a distância de segurança entre os
centros de duas linhas ferroviárias paralelas e de entrelinha, a distâncias de
segurança entre os dois trilhos mais próximos, de duas linhas paralelas.
Esses valores são fixados pelas
Normas.
Chamaremos doravante de E a
entrelinha.
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
É o caso mais comum e desejável. Um desvio deve sempre
sair de uma reta, a fim de evitar um desgaste anormal das peças
do AMV, principalmente as agulhas, quando o desvio sai de uma
linha curva.
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos dados (ou fixados previamente)
•B – Bitola, mais a largura
do boleto
B=b+c
•N – Número do coração
•E – Entrelinha
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos dados (ou fixados previamente)
•h – Comprimento das
agulhas
•i – Distância entre os
centros da agulha e contraagulha no talão (i = f + c,
sendo f a folga no talão e c a
largura do boleto)
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos dados (ou fixados previamente)
•t – Parte reta do coração, na
frente da ponta do mesmo
(elemento construtivo do
coração)
•n – Parte reta do coração,
atrás da ponta do mesmo
(elemento construtivo)
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos a determinar
•β – Ângulo do desvio
•R – Raio do arco BE
•R’ – Raio do arco HJ
•m – Projeção das agulhas
na direção horizontal
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos a determinar
•l – distância do talão da
agulha à ponta do coração
•l’ – distância da ponta do
coração ao marco de desvio
(ponto onde as linhas se
tornam paralelas e
distanciadas de um valor de
segurança, chamado
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entrelinha)
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos dados (ou fixados previamente)
•BE – Comprimento do
arco de ligação BE
•HJ – Comprimento do
arco de ligação HJ
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
Elementos dados (ou fixados previamente)
•l – Distância do talão da
agulha à ponta do coração
•l’ – Distância da ponta do
coração ao marco do desvio
(Ponto onde as linhas se
tornam paralelas e
distanciadas de um valor de
segurança, chamado
entrelinhas)
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
1
N
A)
2tg
tg

2

2


N – Número do
2
coração
1
2N
 arctg
1
2N
1
  2arctg
2N
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
B)
sen  
i
h
h – Comprimento das agulhas
i
  arcsen
h
C)
m  h cos 
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
D) l  DE  FG  CE  CD  FG
l  CE  AB  FG
Mas
CE  R sen 
AB  R sen 
l – Distância do talão da agulha
R – Raio do arco BE
FG  t cos 
Substituin do :
l  R sen   R sen   t cos 
Donde :
l  R(sen   sen  )  t cos 
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
E) B  EF  DB  i
R – Raio do arco BE
t – Parte reta do coração, na frente da ponta
Sendo B = b + c
do mesmo
(bitola, mais largura do boleto do trilho)
i – Distância entre os centros da agulha e
contra-agulha no talão (i = f + c, sendo f a
Mas EF  t sen 
DB  AC  OA OC
ou
DB  R(cos   cos  )
Substituin do :
B  t sen   R(cos   cos  )  i
Donde se tira :
folga no talão e c a largura do boleto)
B  t sen   i
R
cos   cos 
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
l’ – Distância da ponta do coração ao
F) l '  GI ' IJ
Mas : GI ' 
e IJ  R ' tg
E
tg 

marco do desvio
E – Entrelinha
R’ – Raio do arco HJ
2
Substituin do :
E

l' 
 R' tg
tg
2
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
G) II '  E  (n  HI ) sen 
Mas : HI  R ' tg

2
R’ – Raio do arco HJ
E – Entrelinha
Substituin do :
n – Parte reta do coração, atrás da ponta


E   n  R ' tg  sen 
2

Donde :
do mesmo (elemento construtivo)
E

 n  R ' tg
sen 
2
E
n
R '  sen 
tg

2
e, finalmente :
R' 
E  n sen 
tg

2
 sen 
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
G) Cabe observar aqui que, se o arco HJ iniciar alguns metros além da parte
reta (n) do coração, se quisermos manter a mesma entrelinha E, o raio diminuirá
e teremos:
R' ' 
E  n' sen 
tg

2
 sen 
Em que n’> n
Se, entretanto, quisermos manter o raio R’ como foi atrás deduzido, teremos que
aumentar o valor da entrelinha E. Neste caso, fixa-se o valor de R’ e tira-se E da
expressão acima.
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
H)
Chamando      , tira  se da figura :

180


 em minutos 
ou arco BE  R min 
60 180
Donde :
arco BE  R rad  R 
R – Raio do arco BE
arco BE  0,0002909R min
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ELEMENTOS PARA PROJETO E LOCAÇÃO DE DESVIO SAINDO DE UMA TANGENTE
I) Analogamente:
arco HJ  0,0002909R' min
R’ – Raio do arco HJ
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
Denomina-se comprimento útil de um desvio, a parte do
desvio onde poderão estacionar os veículos, sem perigo de
abalroamento com os trens que circulam na linha mais próxima.
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
O comprimento útil é materializado, nos pátios, colocando-se
pedaços de trilhos cravados no solo, chamados marcos de desvios
e caracterizam a posição de início do paralelismo entre duas
linhas.
O comprimento útil é determinado em função do número de
veículos a desviar.
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
Desvio
VIVO: Quando dá saída para os dois lados
MORTO: Quando só tem saída para um lado, ficando
uma das pontas com um pára-choque de desvio.
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
O comprimento total de um pátio dotado de desvios
paralelos como mostra a figura abaixo, será:
L  2m  l  l '  lu
Onde lu é o comprimento útil
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
1) Feixe de Desvios em quem todos os desvios são
paralelos à linha direta principal
É um tipo clássico de pátio, conforme mostra a figura:
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS E FEIXES DE DESVIOS
1) Feixe de Desvios em quem todos os desvios são
paralelos à linha direta principal
Vê-se que neste tipo de feixe, o comprimento dos desvios vai
sucessivamente diminuindo, bem como o comprimento útil de
cada desvio (l”u<l’u<lu).
Para maior aproveitamento do terreno, as pontas das agulhas
de cada desvio devem ficar próximas ao marco do desvio
anterior, como mostra a figura anterior.
Desse modo, as agulhas ficarão em reta.
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS
2) Feixes de Desvios em que todos os desvios são paralelos
à linha direta, e saindo dessa mesma linha.
Nesse tipo de feixe, além dos elementos que já conhecemos,
necessitamos determinar a distância AC, isto é, a distância de
separação das pontas dos corações dos AMV vizinhos, bem como as
posições em que vão ficar os “marcos” dos desvios.
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2) Feixes de Desvios em que todos os desvios são paralelos
à linha direta, e saindo dessa mesma linha.
BC  AC sen 
Donde:
Mas
Logo:
AC 
BC
sen 
BC  B  E
BE
AC 
sen 
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2) Feixes de Desvios em que todos os desvios são paralelos
à linha direta, e saindo dessa mesma linha.
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS
Elementos a determinar
1
   2arctg
2N
i
   arcsen
h

m  h. cos 
l
 R(sen   sen  )  t cos 
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS
Elementos a determinar

B  t sen   i
R
cos   cos 

E

l' 
 R' tg
tg
2

R' 
E  n sen 
tg

2
. sen 

BE  0,0002909R.
(θ em minutos)

HJ  0,0002909R'.
(α em minutos)
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3) Feixe de Desvios partindo de um desvio com
inclinação α, em relação à linha direta
Num pátio de triagem ou formação de trens, são necessários,
quase sempre, vários feixes de desvios.
Uma forma muito utilizada é a indicada na figura:
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3) Feixe de Desvios partindo de um desvio com
inclinação α, em relação à linha direta
Para um projeto desse tipo de feixe, além dos elementos já
deduzidos, necessitamos conhecer a distância u (de coração a
coração) e a posição do marco dos desvios sucessivos.
Temos no triângulo ABC:
BC
BE
AB 

sen  sen 
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3) Feixe de Desvios partindo de um desvio com
inclinação α, em relação à linha direta
E AB> m+l+n, como no caso precedente, e o marco M ficará ao
ponto C’, logo:
BC
AC '  AC  t 
t
tg
ou
BE
AC ' 
t
tg
E ficamos, assim, em condições de projetar e locar esse feixe.
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3) Feixe de Desvios partindo de um desvio com
inclinação α, em relação à linha direta
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REMODELAÇÃO DA VIA
PERMANENTE
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PÁTIOS FERROVIÁRIOS
Renovação completa dos materiais da
superestrutura da ferrovia
 Substituição total dos trilhos por outros de maior peso;
 Colocação de uma maior quantidade de dormentes;
 Substituição total ou parcial do lastro.
Pode ser feito por firmas empreiteiras
especializada.
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ORGANIZAÇÃO DOS
SERVIÇOS
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ORGANIZAÇÃO DOS SERVIÇOS
DEPARTAMENTO VIA PERMANENTE
RESIDÊNCIA A
RESIDÊNCIA B
RESIDÊNCIA C
1 Engenheiro
+ auxiliares
180/250 km
SEÇÃO A
SEÇÃO B
SEÇÃO C
1 Mestre
+ Auxiliares
60/80 km
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