Fixações de trilhos ferroviários

As fixações são componentes que garantem a fixação do trilho ao dormente. Estas podem ser rígida, elástica ou semielástica. Os primeiros modelos eram fixações rígidas, como, o prego de linha, que eram aplicados nos dormentes com marreta, garantindo que o trilho não tombasse e não se movimentasse transversalmente. A partir disso, ocorreram várias evoluções buscando retensorar a linha, fazendo com que as fixações também tivessem o objetivo de ter uma maior contenção do trilho, tanto verticalmente, quanto longitudinalmente.

Outros acessórios relacionados com a linha são: parafusos, retensores, placas de apoio, arruelas, palmilhas.

Fixação rígida

Prego de linha

O prego de linha, mesmo sendo o primeiro a surgir como elemento fixação, ainda é muito utilizado nos EUA e em linhas secundárias no Brasil, devido à facilidade de aplicação e baixo custo. Apesar disso, sua aderência no dormente de madeira é inferior a outros tipo de fixação deste tipo exigindo maiores manutenções. Além disso, exige um retensoramento complementar, para garantir que o trilho não se movimente longitudinalmente.

Existem dois tipos mais comuns de pregos de linha, os quais são: asa de barata e cabeça de cachorro.

Como vantagens do uso do prego de linha, podemos citar:

A aplicação do prego é bastante simples podendo ser manual ou mecanizada.
O resultado final de manutenção anual não difere muito dos outros tipos de fixações rígidas existentes
Já as desvantagens são:

Aderência ao dormente é inferior ao tirefond.
Não oferece retensoramento.
Perde facilmente o contato com o trilho devido às vibrações provocadas pelos veículos ferroviários.

Para sua aplicação é necessário uma furação prévia em seguida a aplicação manual ou mecanizada do prego de linha no dormente ou na placa de apoio.

Tirefond

Como evolução do prego de linha temos o tirefond que é um parafuso, ou seja, possui rosca. Por isso, possui maior fixação no dormente.

Os tipos mais comuns de Tirefonds no Brasil são:

Tirefond comum
Tirefond galvanizado (garantir maior vida últil contra a corrosão)
Tirefond cabeça quadrada
Tirefond cabeça retangular

As vntagens do uso de tirefonds estão abaixo:

Possui baixo preço devido a facilidade de sua produção.
A aplicação do parafuso é bastante simples e barata, sendo geralmente mecanizada.
Menos manutenções em relação ao prego devido a maior fixação no dormente.

No entanto, há algumas desvantagens:

Risco de a cabeça perder a rosca.
Não oferece retensoramento.
Perde facilmente o contato com o trilho devido às vibrações provocadas pelos veículos ferroviários.

A aplicação do tirefond pode ser manual utilizando uma chave de tirefond ou mecanizada utilizando a tirefonadeira. Muitas vezes já vem lubrificados para melhor penetração.

Diâmetro de brocas para furação de dormentes

Para a furação são necessárias brocas com diâmetros específicos de acordo com a fixação usada. Estes tamanhos de diâmetros são mostrados na tabela a seguir:

Fixação elástica

Existem inúmeros sistemas de fixação elástica, com diferentes composições e fixações. No geral, a fixação elástica é composta por um isolador, um pad e um shoulder. Os isoladores e os pads são para o caso de dormentes de concreto e de aço, uma vez que há a necessidade de isolar eletricamente um trilho do outro.

O processo produtivo das fixações começa na aquisição de matéria-prima (aço-mola) seguida do corte do material. Mais adiante, esse material sofre um aquecimento entre 950°C - 1000°C para o seu forjamento em uma máquina. Após este procedimento ocorre um tratamento térmico para melhorar a resistência e, por último é feita a inspeção da peça já pronta.

Após a produção da fixação é necessário que a peça passe por um controle de qualidade, como os seguintes:

Análise de dureza Brinnel
Análise de dureza Rockwell
Análise de carbono e enxofre
Ensaio de impacto
Ensaio de fadiga
Análise metalográfica

Grampo Deenik

O grampo Deenik, nada mais é que um grampo de aço-mola torcido aplicado no sentido transversal do patim. Por ser muito difícil de retirar, o grampo é considerado uma peça anti-furto. Este tipo de fixação é aplicado, principalmente nas ferrovias da VALE, justamente pelo fato de ocorrências de furto nas ferrovias da empresa.

As vantagens estão associadas a:

Baixo custo de aquisição
Resiliência a impacto de descarrilamento
Difícil retirada (anti-furto)

Já as desvantagens são:

Aplicação difícil
Necessita de ferramental específico
Difícil mecanização

Para aplicação do grampo Deenik, é necessário utilizar um alicate para seu posicionamento e em seguida é utilizado um aplicador para pregação, conhecido como maritaca.

Grampo Pandrol

O grampo pandrol é de aço-mola torcido, aplicado no sentido longitudinal do patim.

Dentre as vantagens estão:

Fácil aplicação
Fácil mecanização
Alta durabilidade (maior vida útil que Deenik)

Já as desvantagens:

Pouco mais caro que Deenik
Difícil retirada em caso de fratura do grampo (descarrilamento)

Para aplicar o grampo pandrol é necessário posicioná-lo manualmente e em seguida fixá-lo com o pampuller.

Grampo SKL

O grampo SKL é uma fixação bastante utilizada em dormentes de concreto, principalmente, na Europa. A fixação é acompanhada de um parafuso que imprime pressão no grampo, fazendo com que haja pontos de contato de pressão do grampo no patim. Um ponto a ser acrescentado é o fato de o parafuso ter dois modelos: com rosca na sua parte superior ou na parte inferior.

Vantagens do grampo SKL:

Fácil aplicação
Fácil mecanização (tirefonadeira)
Alta durabilidade (maior vida útil que Deenik)
Dois pontos de contato de pressão

Desvantagem do grampo SKL:

Alto custo

Grampo RN

O grampo RN é muito utilizado em dormentes de concreto bi-bloco, que, por sua vez, não é muito utilizado no Brasil.

A aplicação do grampo RN pode ser feita com a tirefonadeira, tendo o seu parafuso chumbado no dormente bi-bloco e com uma porca é colocado uma pressão no grampo.

Como vantagens do grampo RN, temos:

Fácil aplicação
Fácil mecanização (tirefonadeira)
Leveza e simplicidade
Baixo custo

Já as desvantagens:

Alta deformabilidade
Baixa resistência mecânica
Frágil no caso de descarrilamento

O grampo Fastclip tem sido cada vez mais utilizado no mundo e pode ser utilizado tanto em light rail quanto em heavy haul. Sua geometria é utilizada para qualquer dormente e placa de apoio, necessitando apenas de uma ombreira específica para cada dormente. Além disso, o grampo Fastclip possui uma camisa plástica para isolamento.

Vantagens do FastClip:

Fácil aplicação
Fácil mecanização
Alta vida útil
Permite várias reaplicações

Desvantagens do FastClip:

Alto custo
Necessita ombreira que é frágil a descarrilamento

Fixação Semielástica

KPO

KPO é a fixação semielástica mais conhecida, que, apesar de possuir boa aceitação mundial, é pouco utilizada no Brasil. Trata-se de um cavalete que é preso à placa de apoio por parafuso e porca. Ademais, para conferir elasticidade essa fixação é utilizada com uma arruela.

Vantagens:

Fácil aplicação
Fácil mecanização (tirefonadeira)

Desvantagens:

Frágil a impactos (descarrilamento)

Placas de apoio

As placas de apoio são utilizadas para distribuir a carga do trilho para o dormente, uma vez que ela possui uma área de contato com o dormente maior que a do trilho. Tais placas possuem elevações laterais que servem para conter o deslocamento transversal do trilho. Além disso, ela permite que diferentes fixações sejam instaladas no trilho. É interessante que o trilho seja levemente inclinado para dentro e a placa de apoio garante esta inclinação que geralmente é de 1:20 ou 1:40.

Para cada tipo de fixação há diferentes placas de apoio com diferentes configurações de fixação.

Retensores

Os retensores são complementos para fixação rígida para conter o deslocamento e a expansão longitudinal do trilho. Sendo assim, a fixação elástica não necessita de retensores.

Outros componentes

Isoladores

Tem por objetivo corrigir diferença de perfil de trilho e apoio do dormente além de isolar eletricamente o trilho do restante do sistema.

Ombreira (shoulder)

A ombreira é uma peça chumbada ao dormente de concreto que recebe as fixações travando-a ao dormente.

Placas amortecedoras (PAD)

As placas amortecedoras garantem melhor distribuição de esforços, além de amortecer impactos. Elas também são responsáveis por reduzir a fadiga de componentes, os ruídos, a vibração estrutural e o desgaste de dormente de concreto (caseamento). Ademais ela também funciona como isolamento elétrico do trilho.

Considerações gerais

Deve-se atentar para trincas e empenos das fixações rígidas e elásticas.
Fixações devem ser substituídas quando não reempregáveis.
Materiais recolhidos podem ser selecionados e classificados como reempregáveis ou descartados.
Quando não houver arruela de pressão nos tirefonds das placas de apoio, deve-se reapertá-los regularmente.
Furos inutilizados devem ser tarugados.
Os elementos de isolamento e palmilhas devem ser substituídos todas as vezes que os trilhos forem substituídos ou for realizado ATT.
Material de isolamento deve ser selecionado e se possível reaplicado em tangentes ou linhas secundárias.

Critérios para descarte e reemprego de componentes

Grampos em geral

Componentes trincados ou empenados devem ser descartados. Além disso, os parafusos de fixação RN ou SKL com rosca danificada devem ser descartados.

Placas de apoio

Devem ser descartadas se houver:

Trincas ou empeno
Furos ovalizados
Shoulder danificados
Deformação ou desgaste na região de apoio do trilho

Tirefonds

Devem ser descartados se houver:

Trincas ou empeno
Desgaste excessivo da cabeça
Desgaste excessivo da rosca