APOSTILA METROFERROVIÁRIO PNEUMÁTICA DE CARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS Soluções Educacionais
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Introdução Caro aluno! A partir de agora, você conhecerá a história e a evolução do sistema de freios dos veículos ferroviários. Embarque nesta viagem! Você estudará o sistema de freios pneumáticos utilizado na ferrovia e a sua importância para o controle da velocidade do trem, visando evitar acidentes e promover paradas assertivas e com segurança nas estações. Para facilitar a sua aprendizagem, abordaremos, neste livro, as noções de pneumática e seus princípios de funcionamento, sistema de produção e armazenamento do ar comprimido, código das cores,os componentes dosfreios e suasfunções. Continuando a nossa viagem, também veremos as operações de manobras, os riscos operacionais, as normas de saúde e segurança, dentre outros. Certamente, será um caminho interessante a percorrer e de forma surpreendente! Acrediferenciada, desenvolvendo as habilidades e as competências fundamentais para um bom Vamos lá! Sucesso e bons estudos.
Noções de pneumática Neste capítulo, estudaremos conteúdos referentes às noções de pneumática. Assim, abordaremos o conceito de pneumática, o sistema de produção e armazenamento do ar comprimido, o código de cores e, ainda, as válvulas e os atuadores pneumáticos. Destacamos que esses conhecimentos básicos são fundamentais para que você possa compreender o segundo capítulo deste livro. Então, vamos começar?
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS 2.1 CONCEITO Vamos iniciar nossos estudos abordando o conceito de Pneumática. De forma geral, podemos dizer que a Pneumática é a aplicação do ar sobre pressão. Logo, o ar atmosférico é comprimido, armazenado e transformado em forte de energia capaz de realizar trabalho. É importante você saber que, na área ferroviária, o ar comprimido é utilizado na aplicação da buzina, nos limpadores de para-brisa da locomotiva e areeiro, no sistema de frenagem dos trens e vagões etc. Veremos a seguir seus princípios de funcionamento. 2.2. PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO Quando falamos dos princípios de funcionamento da pneumática, relacionamos que o ar é aspirado da por meio dos manipuladores de freios, o ar passa pelas válvulas e pelos cilindros, acionando a timoneria de freio dos vagões e locomotivas. Muito interessante, não é mesmo? Ressaltamos que o ar passa por dois proSaiba, ainda, que a pressão do ar proporciona a transformação da energia pneumática em energia mecânica que é capaz de realizar o trabalho de aplicação e alívio dos freios. Em 1872, o engenheiro americano George Westinghouse criou o sistema de freio automático simples. Esse sistema utilizava o ar comprimido como fonte de energia e, a partir daí, os freios evoluíram e continuam evoluindo até os dias de hoje. CURIOSI DADES O estudo da Pneumática Básica é muito importante para que você possa compreender o transporte ferroviário, uma vez que o sistema de freio da locomotiva tem como base a alimentação, a distribuição, o controle e a aplicação do ar comprimido. pressão pré-estabelecida e, ao longo das tubulações, ele será conduzido para as válvulas de toda a composição ferroviária. Portanto, quando o maquinista do trem movimenta o punho do manipulador de freios automático na locomotiva comandante, ele provoca a variação de pressão em todo o sistema pneumático, proporcionando a movimentação do conjunto das alavancas, ou seja, acionando toda a timoneria dos freios. freios da composição ferroviária e facilmente conduzido por longas distâncias por meio de encanasatisfatório, a pressão do reservatório principal deverá ter a medida de pressão acima de 125psi1 . 1 Psi: libra força por polegada quadrada. É a pressão resultante da força de uma libra-força aplicada a uma área de uma polegada quadrada.
2 NOÇÕES DE PNEUMÁTICA FIQUE ALERTA É proibido que o maquinista faça qualquer deslocamento com a composição ferroviária quando a pressão do reservatório estiver abaixo da marca de 125 psi. Outra questão relevante que devemos ressaltar é que o ar comprimido necessita de uma preparação e um armazenamento adequado, pois a umidade e algumas impurezas podem provocar entupimentos e desgastes nas válvulas. Para evitar esse problema, existem drenos instalados na parte inferior dos reservatórios. locomotiva. AGUIAR, Leonardo; PAZ, Alexandre, (2015). Figura 1- Princípio de funcionamento do freio de uma locomotiva 2.3 SISTEMA DE PRODUÇÃO E ARMAZENAMENTO DO AR COMPRIMIDO Estudaremos agora o compressor de ar, componente responsável pelo abastecimento de ar de todo o sistema pneumático de uma locomotiva e que pode ser acionado de formas diferentes, sendo elas: Kardan, correias e motor elétrico. Saiba que as duas primeirasformas de acionamento recebem o movimento de rotação do eixo virabrequim, transmitindo-o para o compressor. Já o motor elétrico funciona
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS por meio da energia produzida pelo gerador auxiliar da locomotiva, estando presente nos modelos mais modernos. Para que o sistema pneumático funcione, faz-se necessário que o motor diesel seja acionado. Nesse e será imediatamente comprimido no cilindro de baixa. Após a compressão, o ar é resfriado e, logo em seguida, o cilindro de alta o comprime novamente, direcionando-o para ser armazenado nosreservatórios principais da locomotiva. A ação de compressão do ar proporcionará a elevação de sua temperatura. Durante o seu trajeto até os reservatórios, haverá a redução de temperatura por meio de tubulação (serpentina). Dentro dos reservatórios, ocorrerá a condensação do ar comprimido e, por esse motivo, a - comotivas estarem equipadas com drenos automáticos, é necessário que façamos a drenagem manual dos resíduos nos reservatórios todos os dias. Muito interessante, não é mesmo? SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 2 - Compressor de ar SOARES, Daniel, (2015). Figura 3 - Reservatórios
2 NOÇÕES DE PNEUMÁTICA É importante destacarmos que o ar comprimido é armazenado nos reservatórios principais até atingir uma pressão ideal para movimentar toda a timoneria de freios e equipamentos eletropneumáticos. Para isso, faz-se necessário instalar o governador do compressor que, ao acionar uma válvula eletropneumática, regula automaticamente a pressão de trabalho entre limites pré-determinados. SOARES, Daniel, (2015). Figura 4 - Componentes do compressor de ar É importante esclarecer que, para uma operação segura, o armazenamento do ar comprimido pelo compressor localizado na locomotiva deve ser feito em dois reservatórios principais para que ele alcance a pressão ideal e segura de trabalho, possibilitando, assim, o abastecimento de todo o sistema de O primeiro reservatório abastece todos os equipamentos auxiliares da locomotiva, tais como: ar de controle do compressor (vazio e carregado), o sino, a buzina, a válvula seletora F1, areeiros, os contatores elétricos e os limpadores de para-brisa no sistema pneumático. O segundo reservatório, por sua vez, abastece todo o sistema de freio, proporcionando a articulação de toda a operação dos freios da locomotiva e da composição. Nas locomotivas com sistema de freio eletrônico existe a necessidade de o ar comprimido ainda não está pronto para acionar o complexo de válvulas que, por sua vez, atuarão no sistema pneumático.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 5 - Secador de ar Veremos, a seguir, um relato sobre o compressor de ar de uma locomotiva que estava com defeito. CASOS E RELATOS Defeito do compressor de ar da locomotiva João Pedro é o maquinista de uma locomotiva que fazia manobras em um pátio. Ao conduzir uma composição ferroviária, por algum motivo, seu compressor parou de comprimir, e a pressão de ar comprimido do sistema pneumático diminuiu a níveis críticos. Diante dessa situação, a manobra não pôde ser concluída. Sem saber como proceder, João contatou pelo rádio o Técnico de Operações Ferroviária (TOF)/agente de estação, responsável pela estação, e informou ao Centro de Controle Operacional (CCO) o defeito constatado por ele que levou à interrupção da manobra. As providêncompartimento do compressor e a torneira, localizada na tubulação de ar próxima às válvulas que controlam o funcionamento do compressor. Diante do problema, o mecânico orientou o maquinista, dizendo-lhe que, para o compressor comprimir normalmente, o correto é a que torneira trabalhe aberta, mas, em casos de avaria, quando o compressor interrompe o seu funcionamento, o ma- - amente. Após as explicações do mecânico, João localizou a torneira de sobrecarga do compressor, fechando-a imediatamente e seguiu para a cabine do maquinista onde observou atentamente os
2 NOÇÕES DE PNEUMÁTICA manômetros. O compressor da locomotiva retornou a seu funcionamento e quando a pressão do sistema alcançou 150 psi, a válvula de segurança do reservatório principal atuou, protegendo todo o sistema de ar contra o excesso de pressão. Dessa forma, João pôde terminar a manobra programada, 2.4 CÓDIGOS DE CORES Considerando tudo o que já vimos até aqui, você é capaz de interpretar em um esquema pneumático os caminhos por onde o ar comprimido passa, atuando sobre as válvulas e pistões até o acionamento dosfreios? Conheceremos agora a maneira maisfácil de interpretar um esquema pneumático: colorir os vários circuitos, utilizando-se um código de cores. Destacamos, a seguir, alguns detalhes que merecem sua atenção: No esquema em que não é constante a presença de ar, o circuito é colorido de forma tracejada; - fera. Vamos então conhecer o código das cores. Acompanhe: CIRCUITO COR Reservatório Principal Vermelho Controle do Reservatório Equilibrante Verde Claro Encanamento Geral Laranja Cilindro de Freio Rosa Reservatório Auxiliar Amarelo Tabela 1 - Código de cores 2.5 COMPONENTES Anteriormente estudamos o sistema de produção e armazenamento do ar comprimido e o código de cores. Agora conheceremos os componentes que atuam no sistema pneumático, começando pelas válvulas. 2.5.1 VÁLVULAS - primido. Existem vários tipos de válvulas, por exemplo:
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS Válvulas de pressão: regulam a pressão do ar de forma a atender o sistema pneumático; Válvulas de controle ou de comando: Também é importante sabermos que o sistema pneumático é formado por um conjunto de tubulações que são ligadas aos suportes das válvulas. Em relação aos tipos de equipamentos temos: registros, válvulas de esferas, válvulas de prato, válvulas direcionais. SOARES, Daniel, (2015). Figura 6 - Compartimento de válvulas de uma locomotiva Lembre-se que no livro didático Noções de Mecânica, no capítulo de Pneumática Básica, você estudou sobre essas válvulas. No capítulo 2, deste livro, você aprenderá sobre a utilização das válvulas pneumáticas no sistema de freios dos veículos ferroviários. 2.5.2 ATUADORES PNEUMÁTICOS Estudaremos agora sobre os atuadores pneumáticos: componentes de um sistema pneumático,responsáveis por realizar esforço, ou seja, eles recebem a energia pneumática e a transformam em energia mecânica. Como exemplos de atuadores pneumáticos, podemos citar o cilindro. Saiba que o cilindro é dotado de uma câmara que recebe a pressão do ar, transformando-a, por meio de movimentos rotativos ou lineares, em uma força capaz de realizar um determinado trabalho.
2 NOÇÕES DE PNEUMÁTICA SOARES, Daniel, (2015). Figura 7- Atuador pneumático e cilindro de Freio Além dos cilindros, como outro exemplo de atuadores pneumáticos, podemos citar os motores pneumáticos. Saiba que esses motores, ao receberem o ar comprimido, são responsáveis por transformá-lo em movimentos rotativos. RECAPITULANDO Neste capítulo, recordamos o conceito de pneumática estudado anteriormente no livro didático Noções de Mecânica. Depois, aprendemos sobre o sistema pneumático e como o ar comprimido é produzido e armazenado. Estudamos também o código de cores que é utilizado com o objetivo de facilitar a interpretação de um esquema, isto é, um circuito pneumático. - dores pneumáticos. Esses componentessão fundamentais para o sistema, uma vez que, trabalhando em conjunto, possibilitam a transformação da energia pneumática em energia mecânica. Saiba que esses conhecimentos serão fundamentais para que você possa continuar os seus estudos. No próximo capítulo, aprenderemos sobre os freios pneumáticos. Siga em frente!
Freios pneumáticos No capítulo anterior, estudamos sobre a pneumática básica. Neste capítulo, você perceberá como esses conhecimentos são fundamentais para compreendermos os freios pneumáticos, seus componentes, além dos tipos de freios pneumáticos de acordo com os seus comandos. Então, vamos começar?
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS 3.1 COMPONENTES Veremos agora os componentes dos freios pneumáticos, começando pelas válvulas. Acompanhe! 3.1.1 VÁLVULAS Saiba que as válvulassão elementos de comando que regulam a vazão, a pressão e a direção de equipanossos estudos com as válvulas localizadas nas locomotivas. A) Válvula de controle 26-F: a válvula de controle abastece os reservatórios auxiliares, tendo a função de controlar as aplicações e alívios dos freios da locomotiva, de acordo com a posição de aplicação estabelecida pelo manipulador de freio automático. B) Válvula de alívio 26-F: montada no mesmo pedestal da válvula de controle, temos a válvula de alívio. Essa válvula tem a função do proporcionar o alivio rápido dos freios da locomotiva quando o punho do manipulador de freio independente (MFI) é forçado para baixo. Ela também alivia osfreios da locomotiva quando essa trabalha em frenagem dinâmica. SOARES, Daniel, (2015). Figura 8 - Válvula de alívio 26F e válvula de controle 26F C) Válvula Relé J-1: tem a função de transferir para as locomotivas comandadas as aplicações e alívios dos freios. Essa comunicação é feita por meio do encanamento de equalização dos cilindros de freios. Quando é realizada uma aplicação de freio pelo manipulador de freio automático (MFA), essa pressão de ar comprimido, depois de passar por todo o sistema, chega à válvula Relé J-1-4.14, ou J-1.6.16, quando instaladas na locomotiva. Elas têm a função de receber, transmitir e controlar para o cilindro de freio da locomotiva comandante a pressão de aplicação. Se a aplicação for feita pelo MFI, a válvula Relé J-1-4.14 aumenta a pressão em 40%, e a J-1.6.16 aumenta em 60%, quando instaladas na locomotiva. Quando não encontramos instaladas J-1-4.14 ou J-1.6.16, a válvula Relé J-1 será responsável pela aplicação e alívio dos freios da locomotiva comandante e comandada.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS SOARES, Daniel, (2015). Figura 9 - Válvula relé J-1 e válvula relé J -1.4.14 D) Válvula de Transferência M U-2A: tem a função básica de condicionar todo o equipamento de freio das locomotivas para trabalhar como comandante, rebocada morta e/ou comandada. E) Válvula Reguladora: montada na lateral esquerda do MFA, essa válvula permite regular a pressão do reservatório equilibrante dentro dos parâmetros de cada ferrovia. Esta pressão será repetida por meio da válvula relé para o encanamento geral. F) Válvula de Segurança do resfriador de ar: com o objetivo de aumentar a capacidade de ar comprimido nos reservatórios, foi instalado no compressor de ar um resfriador de ar. Saiba também que, uma válvula de segurança que atuará nas situações em que a pressão interna ultrapasse o limite máximo estabelecido pelo fabricante, atualmente estabelecida em 60 Psi. G) Válvula de Segurança E7-C: instalada próximo ao reservatório de ar n° 01, a válvula de segurança E7–C tem a função de proteger o sistema de ar contra o excesso de pressão. Saiba, ainda, que a regulagem da pressão depende de instruções do fabricante sendo que, atualmente, ela está regulada para 150Psi. FIQUE ALERTA Observe que as válvulas relé J-1-4.14 e a relé J-1-6.16 têm a mesma função, porém sua montagem é de apenas uma em cada locomotiva. Essa variação está relacionada ao peso da locomotiva para proporcionar aos freios mais eficiência na aplicação.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 10 - Válvula interruptora na posição horizontal I) Válvula seletora F-1: tem a função de condicionar o sistema de freio da locomotiva a trabalhar como comandante ou comandada e de protegê-lo caso ocorra o fracionamento de locomotivas. Essa válvula trabalha de acordo com a válvula de transferência MU-2A. J) Válvula de aplicação P-2A: válvula de segurança responsável pelo controle de aplicação de penalidade em casos de excesso de velocidade ou em atuação do homem morto. Essa penalidade pode acontecer da seguinte forma: os freios são aplicados gradativamente com o objetivo de parar o trem. SOARES, Daniel, (2015). Figura 11 - Válvula de Aplicação P2A H) Válvula interruptora: há uma chave montada na frente do MFA. Essa chave aciona a válvula interruptora do freio automático e possui duas posições, sendo elas: 1)Carga (IN): possibilita a locomotiva a trabalhar como comandante, em conjunto com a MU-2A. 2)Fora (OUT): possibilita a locomotiva a trabalhar como comandada, em conjunto com a MU-2ª, permitindo somente a aplicação de freio pelo MFA na posição de emergência. 3)Passageiro (PASS): utilizada somente em trens de passageiros, condicionando o MFA para realização de alívio gradual dos freios.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS K) Válvula magnética FA-4: trabalha energizada e tem a função de colocar o compressor da locomotiva em funcionamento. Você sabia que a válvula magnética FB-4 é também conhecida como válvula de intertravamento do freio dinâmico? Essa válvula trabalha desenergizada e, toda vez que a locomotiva entra em frenagem dinâmica, ela recebe energia e anula a aplicação automática dosfreios da locomotiva. A válvula magnética FB-4 também é utilizada para controle do compressor em alguns modelos de locomotivas. SOARES, Daniel, (2015). Figura 12 - Válvula Magnética FA-4 L) Válvula piloto interruptora de carregamento A-1: atua quando ocorre a separação inesperada de algum vagão ou locomotiva, impedindo o carregamento do EG acionando um conjunto de válvulas eletropneumáticas com o objetivo de cortar a tração, a aceleração, a frenagem dinâmica das locomotivas e acionar os areeiros durante 45 segundos. M) Válvula C1.40-8: também conhecida como dispositivo de locomotiva morta, essa válvula tem a função de permitir o abastecimento do reservatório principal n° 2 por meio do EG, caso haja uma avaria no compressor que o impossibilite de comprimir, abastecendo o reservatório com aproximadamente ` FIQUE ALERTA Em algumas locomotivas podemos encontrar a válvula magnética MVCC substituindo a FA-4 e a FB-4.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS FIQUE ALERTA Quando a locomotiva estiver trabalhando com o equipamento de freio preparado para comandante ou comandada, com as três mangueiras de passagem de ar comprimido ligadas, a torneira da C-1. 40-8 precisa estar fechada. Atualmente, em algumas locomotivas, a torneira da válvula C-1.40-8 é mantida aberta. CASOS E RELATOS O compressor de ar da locomotiva quebrou O funcionário Manoel da Silva Júnior foi chamado para assumir os comandos do trem que era formado de 03 locomotivas e 42 vagões carregados com produtos siderúrgicos. Ele aguardava apenas a licença para começar a viagem. Após receber a licença de circulação, Manoel começou sua viagem. Ele aliviou osfreios da composição, acionou a buzina da locomotiva e partiu com o trem. Contudo, ao entrar na linha secundária do pátio de destino para encerrar a viagem, Manoel escutou um forte barulho vindo da parte traseira da composição e imediatamente ocorreu uma aplicação de emergência dos freios do trem, interrompendo o seu movimento bruscamente. Assustado Manoel, entrou em contato com o CCP (Centro de Controle de Pátio) pelo rádio e, após passar o fato ocorrido, ele saiu da - peção da locomotiva, antes de chegar à terceira locomotiva,Manoel percebeu um barulho estranho vindo do compartimento do compressor e, sem abrir as portas laterais,ele caminhou até a cabine de comando da segunda locomotiva e interrompeu o funcionamento do MD (Motor Diesel) e, depois, retornou para o setor onde havia localizado o barulho próximo ao compressor de ar. Assim que abriu as portaslaterais, pôde ser facilmente visualizado que o compressor estava quebrado. Assim, Manoel - Com toda a sua experiência, após conhecer os procedimentos a serem executados e dar ciência aos mecânicos, Manoel colocou a locomotiva como morta, ou seja, ela está na condição de vagão, pos- - Anteriormente, vimos um caso em que o compressor de uma locomotiva que trabalhava normalmente - mento a ser realizado com esse objetivo. Sendo assim, veremos a seguir um passo a passo para colocar Acompanhe: 1°- Executar procedimentos de bloqueio: placas indicativas;
3 FREIOS PNEUMÁTICOS 3°-Colocar o punho do MFA na posição punho fora; 4°- Virar a torneira da válvula interruptora do MFA para a posição fechado; 5°- Retirar o punho da chave reversora, colocando-o em local visível; 6°- Localizar a válvula C.1. 40-8 e abrir a sua torneira de ar; 7°- Acoplar somente as mangueiras do EG;; 8°- Observar o abastecimento de ar no reservatório e fazer o teste de aplicação e alívio dos freios; N) Válvula de descarga nº 08: tem a função de colocar o ar do encanamento geral para a atmosfera em uma ação rápida, garantindo,dessa forma, a propagação de uma aplicação de emergência do trem. SOARES, Daniel, (2015). Figura 13 - Válvulas: de descarga n 8, seletora F-1, de transferência MU2 A e piloto interruptora de carregamento A-1 O) Válvula reguladora N-1A: tem a função de reduzir a pressão do ar de 140psi para 75psi, promovendo o funcionamento dos equipamentos. Ela permite a interface eletropneumático das chaves BKT e reversora de uma locomotiva.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 14 - Válvula reguladora N-1A e Reversora Agora estudaremos as válvulas localizadas nos vagões. Continue acompanhando! A) Válvula de controle: responsável pelo carregamento, aplicação e alívio dos freios do vagão quando ocorre uma variação de pressão no encanamento geral da composição. Ela substituiu a válvula tríplice quantidade de vagões em uma composição. SOARES, Daniel, (2015). Figura 15 - Exemplo de válvula de controle localizada em um vagão E como se dá o funcionamento da válvula de controle? Saiba quequando a pressão do encanamento de controle; nesse instante ocorre o deslocamento do pistão, permitindo, assim, a passagem de ar para o carregamento do reservatório auxiliar. Ao mesmo tempo, o pistão proporciona a ligação do ar do encanamento do cilindro de freio com a atmosfera, provocando o alívio dos freios. Saiba que existe uma válvula de controle para cada vagão, exceto nos vagões do tipo unidade dual, no qual temos uma válvula de controle para cada dois vagões. Com o passar dos anos, houve um aumento-
3 FREIOS PNEUMÁTICOS do número de vagões em um trem; assim, para obter uma resposta de aplicação e alivio dos freios mais Veja, a seguir, os nomes de cada válvula de controlede vagões e qual o tempo de resposta da aplicação ou alívio dos freios em segundos no ultimo vagão: SILVA, Wellington, (2015). Tabela 2 - Válvulas de controle e suas aplicações B) Válvula retentora de alívio: nem sempre um vagão sai de uma região para outra carregado com produto. Em determinadas situações, o vagão está vazio e, em outras, o vagão está cheio. Saiba que o peso interfere na aplicação da força dosfreios nassapatas dasrodas do vagão. Assim, com o objetivo de válvula retentora de alívio dos freios. Essa válvula é acionada manualmente e tem a função de controlar o alívio dos freios dos vagões na descida. Dessa forma, os freios demoram a soltar proporcionando um tempo maior na recuperação da pressão do encanamento geral da composição. É importante destacarmos que essa válvula possui uma haste. Logo, quando o vagão está vazio ou com menos de 50% da carga, se torna necessário que ela seja posicionada no sentido vertical (para baixo) proporcionando o alívio direto dosfreios. Quando o vagão estiver com carga total ou com mais de 50%, por sua vez, a haste deverá ser posicionada no sentido horizontal, de forma a proporcionar o alívio restrito dos freios.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 16 -Torneira de Serra Além da válvula retentora de alívio, também conhecida como torneira de serra, existem válvulas que proporcionam a alteração na forma de aplicação dos freios do vagão, de acordo com o seu peso. Observe que, quando um vagão está trafegando na condição de vazio, as aplicações de freio têm de ser diferentes, para evitar o travamento dos rodeiros. Já quando o vagão está carregado, há a necessidade válvulas têm acionamento automático, e outras possuem acionamento manual. A seguir, veremos o funcionamento de uma válvula que possui acionamento manual. A válvula AB-5: permite a mudança das condições de frenagem do vagão. O ajuste manual é feito no disco seletor. Para a aplicação da válvula, é necessária a utilização de um cilindro de freio com duas câmaras tendo as seguintes dimensões: 7” e 5/8 x 12” x 9”. O punho será colocado na posição de vazio quando o vagão transportar menos de 50% de sua capacidade de carga. E será colocado na posição carregado, porsua vez, quando o vagão tiver mais de 50% de sua capacidade de carga. Quando na posição de carregado, a pressão do ar atuará somente na câmara maior do cilindro de freio. Já na posição vazio, a pressão de ar atuará nas duas câmaras, em intensidade maior na câmara de 12”. SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 17 - Haste de acionamento manual da válvula AB-5 e cilindro de freio
3 FREIOS PNEUMÁTICOS C) Válvula KM ou n° 08 Encanamento Geral para a atmosfera quando ocorre uma aplicação de emergência; principalmente naquelas originadas ao longo do trem, independentemente do maquinista. As válvulas de controle da locomotiva não tem a parte de emergência. Para suprir esta falta, as locomotivas possuem uma destas válvulas. situações de emergência. 3.1.2 TIMONERIA DE FREIO Após estudarmos as válvulas que compõem o sistema de freios pneumáticos das locomotivas e dos vagões, é necessário conhecermos, também, a timoneria de freios. Saiba que ela é um conjunto de peças responsável por multiplicar e transmitir a força mecânica que o cilindro de freio faz ao receber a pressão de ar comprimido. Dessa forma, ela promove o atrito da sapata de freio com a roda, diminuindo a velocidade do vagão até que ele seja parado. É importante compreendermos, ainda, que a timoneria promove a aplicação e alívio dos freios quando utilizado o freio manual. A timoneria de freio é composta por: Ajustador automático:responsável por ajustar a timoneria de freio,de acordo com o desgaste das sapatas; Alavanca de distribuição de força:responsável por forçar os tirantes para a aplicação dos freios; Dispositivo de vazio/carregado:responsável por ajustar toda a timoneria de freio quando o vagão estiver carregado ou vazio; Tirantes de freio: eles forçam as alavancas; Além dos elementos citados anteriormente, também fazem parte da timoneria de freio: válvulas de controle, tubulações, conexões, mangueira, reservatório de ar combinado (auxiliar e de emergência), biela do ajustador mecânico, haste de descarga, válvula de mudança de frenagem, punho da válvula VTA, coletor de pó em conjunto com a torneira de isolamento do truque, retentor de alívio e a torneira reta ou angular. Saiba que é muito importante que você faça uma inspeção cuidadosa nos itens nos componentes da supervisor. Citamos a seguir alguns exemplos de anomalias: Ausência de pinos e contra pinos. Biela do ajustador mecânico solta ou empenada.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS 3.1.3 SAPATAS Vamos conhecer agora as sapatas de freio. Saiba que elas têm como objetivo principal frear as rodas de um trem. Assim, as sapatas funcionam como as pastilhas de freio de um veículo automotor, sendo fabricadas de acordo com o tipo de equipamento de freio. Dentro da timoneria de freio, elas são de suma importância para um veículo ferroviário. FIQUE ALERTA Temos de tomar muito cuidado antes de certificarmos se as sapatas de freio estão bem fixas. Se houver a necessidade de colocar a mão nas sapatas, temos de ter a certeza que o truque do vagão está isolado e sem ar no sistema de freio. Saiba que esse procedimento somente poderá ser realizado por um colaborador da área da manutenção, pois existe o risco de prensar e de perder parte dos membros da mão. Além de estudarmos sobre as sapatas e suas funções, também é importante conhecermos outros elementos que são fundamentais para a timoneria de freio, sendo eles: Setor de graduação: chapa de aço de ½” que possibilita o nivelamento da distância entre a sapata de freio e a roda, em função do desgaste sofrido pelas sapatas; Triângulos de freios: recebem os movimentos das alavancas e os transmitem para suas extremida- - rizontal do triângulo; freio e com um grampo, também chamado de chaveta, prendemos a sapata na contrassapata; AGUIAR, Leonardo; PAZ, Alexandre, (2015). Figura 18 - Esquema da timoneria de freio Alavancas, tirantes e suportes empenados. Vazamento de ar na tubulação do vagão além do limite máximo permitido.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS SOARES, Daniel, (2015). Figura 19 - Cilindros de freio da locomotiva 3.1.5 TIRANTES DE FREIOS Os tirantes de freio, hastes metálicas acopladas às alavancas de distribuição de força, fazem parte da timoneriade freio. Eles são responsáveis por transmitir as forças recebidas pelo tensionamento da corrente para os triângulos de freios, no caso do freio do manual. Já no caso do freio pneumático, eles são responsáveis por transmitir as forças recebidas da alavanca de distribuição de força para as alavancas de força do triângulo de freios. 3.1.6 MANÍPULOS Saiba que os manípulos são punhos utilizados para acionar vários componentes da locomotiva e do vagão, por exemplo: o manipulador de freio automático (MFA), omanipulador de freio independente e fechamento de torneiras ou de aplicação de freios. 3.1.7 TORNEIRAS É importante você saber que as torneiras são utilizadas nos encanamentos de ar, sendo de tamanhos diferentes e localizadas em pontos estratégicos nas locomotivas e nos vagões. Na maioria das vezes, - cionada em ferro fundido ou de composição não metálica de alto atrito. 3.1.4 CILINDROS DE FREIO responsáveis por proporcionar a aplicação de freios.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS elas isolam a passagem de ar de um componente para facilitar sua manutenção ou para acoplar ou desacoplar as mangueiras dos veículos ferroviários. Em alguns casos e, em especial, nas locomotivas, há uma torneira de duas posições na tubulação de fechada, ela isola a passagem do ar e retira o ar da tubulação que sai dela até os cilindros de freios, proporcionando, dessa forma, o alívio dos freios do truque da locomotiva. SOARES, Daniel, (2015). Figura 20 - Exemplo de torneira Antigamente todas as torneiras do encanamento geral tinham punho manual para abrir ou fechar a passagem do ar comprimido. Hoje, essas torneiras não possuem mais esse punho. Elas só podem ser manipuladas com o auxílio de uma chave específica usada pelos funcionários da ferrovia. CURIOSI DADES SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 21- Modelos de torneiras de uma locomotiva
3 FREIOS PNEUMÁTICOS Saiba que as torneiras estão ligadas aos encanamentos. Assim, é importante conhecermos os tipos de A) Encanamento Geral (EG): possui uma tubulação de 1¹/4¨ que, além de percorrer toda a extensão da locomotiva, possibilita a ligação de toda a composição. É por meio dele que são executadas as funções de carregamento, aplicação e alívio dos freios de toda a composição; B) Encanamento do Reservatório Principal ( RP): tem uma tubulação de 1¨ que percorre toda a extremidade da locomotiva e serve para abastecer os reservatórios principais. No caso de desacoplamento da locomotiva, permite a aplicação dos freios. C) Encanamento de Equalização dos Cilindros de freio (CF): tem uma tubulação de 3/4¨, que percorre toda a locomotiva e a função de transferir a pressão de aplicação e alívio dos freios para as locomotivas. SILVA, Wellington; SOARES, Daniel,(2015). Figura 22 - Encanamentos da locomotiva Vamossaber maissobre as mangueiras utilizadas nos encanamentos. A diferença de diâmetro nos encanamentos RP, EG e CF é uma medida de segurança para que não sejam misturadas diferentes pressões do sistema de ar quando acoplamos uma locomotiva à outra. Para possibilitar a passagem de ar entre - namento geral.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 23 - Mangueiras utilizadas em locomotivas e vagões FIQUE ALERTA Quando as mangueiras não estão sendo utilizadas, é necessário fixar a sua extremidade no suporte de engate, conhecido como briguelo ou engate cego. 3.1.8 CALÇOS Provavelmente você já viu ou utilizou um calço. Todavia, você consegue imaginar sua importância para a ferrovia? Saiba que o calço é utilizado como um dispositivo de segurança que impede o movimento de qualquer veiculo ferroviário que esteja estacionado. Logo, trata-se de uma peça de metal ou de madeira, colocada diretamente entre a roda e o trilho com o objetivo de evitar o movimento da roda, proporcionando mais segurança aos veículos estacionados. SOARES, Daniel, (2015). Figura 24 - Utilização correta do calço
3 FREIOS PNEUMÁTICOS FIQUE ALERTA Em locais restritos, onde há produtos explosivos ou inffamáveis, é permitida somente a utilização de calços de madeira a fim de ser evitado o atrito que pode causar centelhas e, consequentemente, um incêndio ou explosão. 3.2 TIPOS DE FREIOS PNEUMÁTICOS Preparado para conhecer agora os tipos de freios pneumáticos? Então, saiba que o comando dos freios pneumáticos é responsável pela aplicação ou alivio dos freios, podendo ser convencional ou eletrônico. A seguir, veremos os tipos de comando. 3.2.1 COMANDO ANALÓGICO (TRAÇÃO MÚLTIPLA COM COMANDO CONVENCIONAL) Algumas locomotivas possuem as válvulas do sistema de freio totalmente pneumáticas. O controle e as leituras das pressõessão feitas por instrumentos chamados de manômetros,sendo que cada um possui dois ponteiros indicativos de pressão. Essas locomotivas possuem comando analógico e proporcionam tração múltipla de duas ou maislocomotivas. Nesse caso,são necessáriastrês mangueiras de ar ligadas e com astorneiras abertas para permitir a passagem do ar comprimido. Para controlar a aceleração, tração e a frenagem dinâmica dessas locomotivas, é preciso ter uma tomada jumper que permita a conexão elétrica de uma locomotiva com a outra. SOARES, Daniel, (2015). Figura 25 - Exemplo de comando de freio analógico
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS Para executar tração múltipla em duas ou mais locomotivas,devemos realizar o seguinte passo a passo: Na locomotiva comandante ou líder (a 1ª locomotiva): 2°- Colocar o punho do MFA na posição alívio ou marcha; 3°- Girar a torneira da válvula interruptora no MFA para a posição carga; 4°- Colocar o punho do MFI em aplicação total dos freios; 5°- Girar a torneira e colocar a válvula de transferência MU-2A na posição horizontal para condicionar todo o equipamento de freio a trabalhar como comandante. que as três mangueiras de ar estão acopladas e as torneiras estão abertas. Depois de conferido, vá até a cabine do maquinista e proceda da seguinte forma: 1°- Colocar o punho do MFA na posição fora; 2°- Girar a torneira da válvula interruptora no MFA para fechado; 3°- Colocar o punho do MFI na posição de alívio dos freios; 4°- Girar a torneira e colocar a válvula de transferência MU-2A na posição vertical para condicionar todo o equipamento de freio da locomotiva a trabalhar como comandada; seguro e visível. Se houver mais locomotivas para condicionar o equipamento para comandada, proceda da mesma forma. Destacamos que, antes de circular com a composição, é necessário realizar todos os testes com a locomotiva comandante, conforme as exigências da empresa. 3.2.2 COMANDO ELETRÔNICO Devido aos avanços tecnológicos, os novos modelos de locomotivas foram montados com o equipamento de freio a ar eletrônico controlado por computador. Esse sistema possui auto teste, diagnóstico e registro de falhas, sendo projetado para ser compatível com o equipamento de freio convencional. Por esse motivo, aslocomotivas podem tracionar como escoteira2 , em tração múltipla ou em tração em modo eletrônico de potência distribuída. Também é importante você saber que as locomotivas equipadas com o freio a ar eletrônico utilizam 2 Locomotiva escoteira: locomotiva sem vagão anexado.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS o sistema locotrol. Trata-se de um sistema que permite que as locomotivas energizadas, chamadas de recebendo comando de tração, aceleração e controle dos freios da primeira locomotiva, ou seja, a locomotiva líder. A comunicação dos comandos da locomotiva líder com as remotas se dá por meio da utilização de sinais de rádio. Com a formação do trem com comando locotrol, a potência distribuída permite a formação de trens mais longos e seguros. O controle das pressões e dos comandos é feito pelo Módulo de Interface do Operador (OIM). AGUIAR, Leonardo; SILVA, Wellington; SOARES, Daniel. (2015). Figura 26 - Tipos de comando: eletrônico (locotrol) e convencional Veremos, a seguir, os módulos que compõem o comando eletrônico. Acompanhe! A) Módulos de processamento integrado e estendido O Módulo de Processador Integrado (IPM) é o computador principal do sistema de freio eletrônico, montado na extremidade dianteira da locomotiva. Ele executa asinterfaces com o computador da locomotiva,ou seja, repassa todas as informações referentes ao sistema de freio eletrônico para o computador de bordo da locomotiva, localizado no painel do maquinista; B) Módulo de rádio O módulo do rádio, localizado dentro da locomotiva, é responsável pela conexão do comando eletrônico de uma locomotiva para outra. Sendo assim, ele possui duaslinhas de comunicação,sendo uma para a transmissão e a outra para o recebimento de dados. C) Módulo de interface A interface homem e máquina é realizada no console de controle do maquinista,sendo que o comando dos freios da composição é realizado por meio da válvula do freio eletrônico (EBV). Esse equipamento mantém ligação direta com os cincos módulos inteligentes do locotrol. Saiba que é possível realizar os comandos da locomotiva por meio de visualização do módulo de interface do operador (OIM).
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS O OIM, por sua vez, consiste em um monitor com duas telas de luminosidade regulável e oito teclas o sistema de freio eletrônico. Na parte traseira do OIM, há um interruptor de liga e desliga. FIQUE ALERTA Com o desenvolvimento da tecnologia eletroeletrônica, surgiram outros monitores que facilitaram a leitura e o controle dos comandos da locomotiva pelo maquinista. As telas de funções Integradas (IFD’s) e o Smart Displays (SDIS- tela inteligente) são exemplos desses avanços tecnológicos. Destacamos, ainda, que, para que o sistema eletrônico funcione, é necessária a colocação de um módulo de alimentação de força. Esse módulo é responsável por converter a tensão de 74V da locomotiva em 13,6V para alimentação de operação do OIM. SOARES, Daniel, (2015). Figura 27 - Monitor OIM - nais de entrada conectados ao medidor de carga no segundo motor de tração da locomotiva. Esse apaanalógico-digital e exibida no OIM. Quando a formação do trem está em tração múltipla, há a necessidade de colocarmos um cabo jumper e de conectar as mangueiras de passagem de ar entre a locomotiva comandante com as outras, propiaos comandos na íntegra. Em outra situação, quando a formação do trem está em modo locotrol e aslocomotivas possuem o equipamento eletrônico, existe um componente que substitui o cabo jumper. Ele é o responsável por enviar
3 FREIOS PNEUMÁTICOS os sinais de comando da locomotiva líder para as locomotivas remotas por meio do rádio. Conhecido como Módulo de interface do Cabo de Energização (TIM), ele contém circuitos de entrada capazes de ler os sinais de aceleração, direção e do freio dinâmico da locomotiva líder. O sistema de freios da locomotiva e os relés de isolamento de alta tensão do sistema de freio eletrônico são controlados pelo módulo de interface de relé (RIM). D) Módulo de Controle eletropneumático Trabalhando em conjunto com os módulos eletrônicos, a unidade de controle eletropneumático (EPCU) deve drenar a umidade e sujeira dos encanamentos e reservatórios. SOARES, Daniel, (2015). Figura 28 - Compartimento de válvulasda unidade de controle eletropneumático operação como unidade líder ou remota a partir das telas de ajuste de potência distribuída. O manipulador de freio pneumático da locomotiva líder é o responsável pelo comando de todas as aplicações e soltura dos freios pneumáticos de toda a composição. O acelerador da locomotiva e os freios dinâmicos são acionados no painel de comando da locomotiva líder, transmitindo-os para as remotas por meio do rádio do sistema locotrol.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS AGUIAR, Leonardo; PAZ, Alexandre, (2015). Figura 29 - Esquema de funcionamento dos módulos de comando eletrônico 3.3 FUNCIONAMENTO Agora estudaremos o funcionamento dos freios pneumáticos. Saiba que o punho do freio automático no EBV é um equipamento utilizado para as aplicações dos freios pneumáticos, tendo como suas funções: o alívio total, a redução mínima, a zona de aplicação e aplicação total, a supressão, o punho fora e a emergência. É importante sabermos que o comando da aplicação e alívio dos freios da composição pode ser feito apenas pelo EBV da locomotiva comandante, ou seja, a primeira locomotiva à frente do trem. Assim, - dos. Quando uma locomotiva estiver tracionando escoteira, ou seja,sozinha, ou em tração múltipla, duas ou maislocomotivasjuntas acopladas com astrês mangueiras de ar ligadas, a aplicação pode ser feita pelo punho de freio independente no EBV. Assim, quando o punho do freio independente estiver totalmente posicionado para a esquerda, essa posição mantém os freios da locomotiva aliviados. Conforme mudamos a posição do punho do freio independente para a direita, também chamada de zona de aplicação, a pressão de arse desloca para os cilindros de freios da locomotiva comandante. Logo, a locomotiva comandante é responsável por transmitir a informação de aplicação dos freios para as locomotivas comandadas por meio do encanamento de equalização dos cilindros de freios. Destacamos que os comandos de freios de uma locomotiva ou de uma composição dependem da ação
3 FREIOS PNEUMÁTICOS no painel de comando se as pressões de ar e o condicionamento do equipamento de freio estão corretos. Essa condição permite a execução dostestes de freios e tração, além de proporcionar um transporte 3.3.1 COMANDOS DE FREIO DA LOCOMOTIVA Freio automático e independente: suas posições e funcionamento Saiba que o manipulador de freio automático (MFA) é um equipamento localizado na locomotiva que tem a função de promover a aplicação e soltura dos freios da locomotiva e de toda a composição, pela movimentação do punho do manipulador. Ele possui um conjunto de dispositivos e válvulas que, devidamente posicionados, colocam o sistema de freios da locomotiva a trabalhar como comandante ou comandada. Já o manipulador de freio independente (MFI), por sua vez, possui a função de aplicar e aliviar os freios que mantém os freios soltos. Quando o punho é movimentado da esquerda para a direita, esse curso recebe o nome de zona de aplicação, que representa o aumento gradativo de aplicação dos freios até alcançar a aplicação máxima (posição de extrema direita). Se o punho do MFI for forçado para baixo, esse movimento proporciona o alivio rápido dos freios da locomotiva, quando esses estiverem aplicados pela movimentação do punho do MFA. SILVA, Ana Maria Lima da; (2016). Figura 30 - MFA e suas posições ALÍVIO OU MARCHA REDUÇÃO MÍNIMA SERVIÇO TOTAL ZONA DE APLICAÇÃO SUPRESSÃO PUNHO FORA EMERGÊNCIA
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 31 - EBV do freio eletrônico Em alguns modelos de locomotivas, o sistema de freio fica montado na posição horizontal e, devido à logística, todos os componentes de aceleração, o sino, a buzina, entre outros, foram instalados nesta posição. Por esse motivo, essas locomotivas foram chamadas de comando de mesa. CURIOSI DADES 3.4 OPERAÇÃO Anteriormente estudamos o funcionamento dosfreios pneumáticos. Agora vamos aprender a operação de trens. Logo, conheceremos como é feito o carregamento do sistema de freios,sua aplicação ou alívio dos freios e a interpretação de dados. Vamos lá! 3.5 FREIOS ELÉTRICOS para superar uma subida. Porém, quando ela desce uma rampa, a locomotiva deixa de produzir energia, pois a força de inércia a empurra para baixo, e sua velocidade tende a aumentar. Assim, para controlar sua velocidade,há dois métodos: o primeiro você já conhece, que é o freio a ar comprimido; o segundo estudaremos agora: o freio elétrico, também conhecido como freio dinâmico, e seus tipos: o Standart e o estendido.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS 3.5.1 TIPOS: STANDART E DE ALCANCE AMPLIADO O freio Standart (dinâmico) é utilizado quando ocorre uma mudança no circuito elétrico da locomotiva e essa alteração faz com que os motores de tração funcionem como geradores de energia. Dessa forma, a frenagem dinâmica pode ser aumentada de acordo com a posição da sua alavanca. Assim, você não permite o aumento de velocidade da locomotiva, podendo acionar os oitos pontos de intensidade dos freios elétricos, sem que haja a necessidade de utilizar a força de atrito das sapatas de freio em suas rodas. A frenagem dinâmica proporciona menos movimentos involuntários e nenhum desgaste nas sapatas de freio. A energia produzida pelos motores de tração dinâmica é dissipada por meio de grades de resistências, que são sopradas constantemente por um ventilador, o que impede o seu superaquecimento. CURIOSI DADES foram equipadas com o freio dinâmico de alcance ampliado; esse sistema consiste na instalação de um circuito elétrico capaz de anular uma das diferenças de potencial nasresistências do freio dinâmico. Esse - de. 3.5.2 INTERFACE PNEUMÁTICA E ELÉTRICA NA FRENAGEM DO TREM - tricos de uma locomotiva conjugados com o freio pneumático. Para tanto, precisamos saber alguns detalhes inerentes a essa função dos freios dentro do sistema. É o que veremos a seguir. Quando fazemos uso dosfreios pneumáticos em conjunto com osfreios elétricos, podemos notar que o alívio dos freios da locomotiva se dá devido à atuação da válvula intertravadora do freio dinâmico. Essa válvula promove o alívio do freio independente. Os freios elétricos, por sua vez, servem como auxílio para controle e redução de velocidade de um trem e, devido a essa interface estar funcionando perfeitamente, podemos evitar que as rodas da locomotiva venham a calejar, reduzindo os desgastes das sapatas, além de eliminar choques internos na composição durante a circulação de um trem.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS 3.6 FREIOS DE ESTACIONAMENTO (MANUAL) E SEUS COMPONENTES Os freios de estacionamentos ou freios manuais existem tanto em locomotivas como em vagões. Eles são utilizadossomente quando os veículosferroviários estiverem estacionados em algum local, como o de destinos. Saiba que os seus componentes são o volante e a corrente de acionamento ligada ao cilindro de freio; em alguns modelos, temos a trava do volante. SOARES, Daniel, (2015). Figura 32 - Modelos de freio manual 3.6.1 TIPOS E POSICIONAMENTO Os freios manuais são do tipo volante e ou de punhos de acionamentos, como em alguns modelos de locomotivas. Já para os vagõessão os volantes de freios e nas locomotivas eles estão localizados em suas extremidades para uma operação mais segura e de fácil acesso para o operador. Nos vagões, estão localizados nas extremidades ou no meio na lateral. 3.6.2 FUNCIONAMENTO E OPERAÇÃO DO FREIO MANUAL Saiba que, por se tratar de um procedimento de operação mecânica manual, seu funcionamento e sua
3 FREIOS PNEUMÁTICOS operação consistem em apertar o volante do freio manual até que a corrente do freio esteja bem esticada e o volante travado. SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 33 - com freio manual aplicado e válvula de alívio atuada Na ação de movimentar a corrente e o suporte da válvula de alívio, que tem um procedimento específico quando se aperta o volante do freio manual da locomotiva. essa válvula retira todo o ar no cilindro de freio e permite a movimentação suave do volante do freio manual. Neste momento, é preciso dar em torno de 7 a 8 voltas no volante, tornando a aplicação eficiente e segura. Contudo, é importante você saber que nem todas as locomotivas possuem a válvula de alívio. CURIOSI DADES Os vagões também têm o volante do freio manual, sendo necessário observarmos o travamento do volante e se realmente o cilindro do freio está com a haste para fora. FIQUE ALERTA Sempre que efetuarmos a retirada de um vagão ou de uma locomotiva, precisamos realizar o teste de arrasto3 , a fim de garantirmos a eficiência do funcionamento do freio manual. 3
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS 3.7 UNIDADE DUAL Anteriormente você estudou os freios pneumáticos. Contudo, perante as evoluções tecnológicas referentes ao transporte de carga, foi implantada a Unidade Dual. Constituída de uma dupla de vagões, um chamado principal e o outro secundário, ligados entre si por uma haste rígida, também chamada de cambão, e por duas mangueiras, responsáveis pela passagem de ar, esses vagões utilizam apenas um reservatório de ar, uma válvula de controle e uma válvula de emergência. SOARES, Daniel, (2015). Figura 34 - Unidade Dual SOARES, Daniel, (2015). Figura 35 - Haste rígida
3 FREIOS PNEUMÁTICOS FIQUE ALERTA A unidade dual, também conhecida como vagões geminados, tem sua circulação restrita na cauda de trens,com o objetivo de garantira segurança operacional. - do no reservatório localizado no vagão principal. Quando é realizada a aplicação ou alívio dos freios, a válvula de controle é responsável por direcionar o ar, por meio de encanamentos, transferindo os coprincípio de funcionamento. AGUIAR, Leonardo; PAZ, Alexandre, (2015). Figura 36 - Princípio de funcionamento da unidade dual 3.8 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Tendo em vista todos os conteúdos estudados até aqui, saiba que, para monitorar todo o funcionamento dos sistemas de uma locomotiva, o maquinista precisa estar atento às informações das leituras contidas no painel de comando. Essasleituras podem ser visualizadas e comparadas por meio de instrumentos analógicos ou de painéis digitais. É o que veremos a seguir. 3.8.1 MANÔMETROS ANALÓGICOS Em algumas locomotivas,no painel de comando do maquinista, há dois manômetros analógicos. Esses equipamentos são responsáveis por monitorar a produção, o armazenamento e a sua distribuição do
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS ar comprimido no sistema pneumático. Cada manômetro possui dois ponteiros de cores diferentes, sendo que, no primeiro manômetro, a cor vermelha indica o reservatório principal, e a cor branca indica o reservatório equilibrante. Já no segundo manômetro, a cor vermelha indica o cilindro de freio, e a cor branca indica o encanamento geral. SOARES, Daniel, (2015). Figura 37 - Manômetros localizados no painel de comando da locomotiva 3.8.2 PAINÉIS DIGITAIS As locomotivas mais modernas possuem um painel de comando com computador de bordo. Dentro desse painel, há o velocímetro digital com vários indicadores de velocidade,nível de combustíveis no tanque,amperímetro de carga, acelerômetro, entre outras informações relevantes para o maquinista. digital. Já nas mais antigas, ele é de comando convencional com manômetros, e não dispõe das informações adicionais do digital. SOARES, Daniel, (2015). Figura 38 - Instrumento de medição digital: painel OIM
3 FREIOS PNEUMÁTICOS 3.8.3 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO E SUAS FUNCIONALIDADES Saiba que o painel digital traz muitas informações necessárias ao maquinista.No painel de comando, informações digitais dos freios do trem, tais como:manuseio, interpretação dos dados etc. O painel separado traz informações de sinalização. SOARES, Daniel, (2015). Figura 39 - Painel digital 3.9 ACIONAMENTO PNEUMÁTICO DOS TRENS UNIDADE O sistema de transporte ferroviário de passageiros pode usar como força motriz: locomotiva a vapor, locomotiva eletrodiesel ou carro motor (vagão com tração própria). Os carros reboques, vagões destinados ao transporte de passageiros, não possuem tração própria e quando acoplados a, pelo menos, um carro motor constituem um trem unidade (TU). Os TU´s podem ter sua força motriz movida a diesel ou à eletricidade. É comum encontramos TUD (trem unidade diesel) em sistemas de transporte turístico. Já o trem unidade elétrica (TUE)é amplamente encontrado no transporte de passageiros em grandes centros urbanos. Esse sistema ferroviário, no que diz respeito ao transporte de passageiros, requer atenção e cuidados especiais. O fato de que um TUE possui um peso quando vazio e outro, muito superior, quando com sua capacidade máxima de passageiros, requer que sua taxa de frenagem altere-se em função dessa variação. A comunicação pneumática em um TU é realizada por meio da conexão entre mangueiras localizadas nas extremidades de seus carros, sendo que os registros instalados entre as tubulações e as mangueiras permitem ou não a passagem de ar. O operador monitora todo o sistema pneumático por meio da utilização de manômetro ou do painel digital, localizados na mesa de comando.Essa mesa, localizada no carro motor, permite a interface com o sistema de freios por meio de um manipulador, localizado na cabine de condução.
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS SOARES, Daniel, (2015). Figura 40 - Painel de comando de dois modelos de TUE Antes de executar qualquer procedimento de teste em equipamentos ou de realizar a leitura dos instrumentos de medição, você deve observar a unidade de medida. No início desse capítulo tratamos a medida de pressão em PSI, mas agora vamos tratar dessa medida em bar4 . CURIOSI DADES 4 Bar: unidade de pressão. Um bar equivale a 14,5 psi. A seguir, estudaremos o sistema de ar comprimido dos TU´s. Vamos lá! 3.9.1 SISTEMA DE AR COMPRIMIDO DO TREM UNIDADE: PRODUÇÃO, ARMAZENAMENTO E DISTRIBUIÇÃO Você já estudou o compressor de ar, o seu princípio de funcionamento e armazenamento naslocomotivas. Saiba que ele é o mesmo para todos os veículos ferroviários. Contudo, o que muda nos compressores é o seu modelo e seus equipamentos. Essa variedade de compressores tem o propósito de atender as normas de segurança e as necessidades de aplicação. Saiba, por exemplo, que, em alguns modelos de TUE, temos compressores de ar montados apenas em carros reboques e, em outros modelos, eles estão presentes em carros reboques e nos carros motores. composição, e em dados trens, o sistema liga o compressor que tiver menos horas de trabalho. Observe agora o princípio de funcionamento deste equipamento: o compressor aspira o ar da atmosde comprimido, o ar passa em um separador de óleo onde toda a água condensada e resíduos de óleo que abastece todo o encanamento principal da composição.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS Um pressostato, em alguns modelos chamado de calibradores de pressão, monitora a pressão de ar no reservatório principal e tem a função de ligar ou de desligar o motor elétrico que está acoplado ao compressor de ar. Dependendo do fabricante, a pressão de ar do reservatório principal pode variar, porém, não podemos esquecer de que existe um período de descanso do compressor. O período de descanso do compressor é o espaço entre a pressão mínima e a máxima. Saiba que esse tempo é necessário para não permitir o excesso de pressão no reservatório bem como o arrefecimento de todos os seus componentes e o desgaste prematuro das peças móveis e articuladas. O operador acompanha o funcionamento do compressor por meio da utilização deum manômetro analógico montado na cabine de comando do TU. É importante destacarmos, ainda, duas situações de perigo com risco de acidente: a primeira é que, caso haja alguma falha no sistema de controle da pressão do reservatório principal, com a autorização do centro de controle operacional (CCO), nós só poderemos isolar o pressostado, por meio de uma torneira ligada ao circuito, e dessa forma permitiremos que o compressor passe a trabalhar ininterruptamente. Quando o compressor de ar está trabalhando assim, existem proteções que atuarão de modo a não permitir o excesso de pressão no reservatório principal, nem permitir que o compressor trabalhe sobrecarregado. A segunda situação é: caso os compressores da composição interrompam a produção de ar devido a alguma falha, e o condutor não estiver conduzindo e, ao mesmo tempo, atento àsindicações de pressão no manômetro, para a segurança de todos a bordo do trem, a composição somente terá tração enquanto a pressão de ar no reservatório principal estiver dentro dos níveis de segurança. Se por acaso acontecer o rompimento de alguma mangueira de passagem de ar, conexão e ou tubulação, existem, no circuito pneumático, válvulas que monitoram essas pressões e percebem essa queda da pressão. Essas mesmas válvulas permitem que os pressostatosfaçam uma aplicação de emergência dos freios e bloqueiem o circuito de tração da composição. Para a segurança no transporte de passageiros, é necessário que a pressão de ar no reservatório principalseja de tal forma que o sistema consiga efetuar, SOARES, Daniel, (2015). Figura 41- Passagem de ar entre os vagões e compressor de ar
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS O ar do reservatório principal, quando em sua capacidade máxima, abastece o sistema pneumático de forma a proporcionar o perfeito funcionamento de seus componentes, sendo eles: sistema de freios, portas (apenas para alguns modelos de TU), limpador de para-brisa (apenas para alguns modelos de TU), pantógrafos, suspensão secundária, buzina (apenas para alguns modelos de TU), areieros, engate múltiplo, por exemplo: engate BSI, homem morto, controle automático de trens (ATC), freio de estacionamento, equipamento de proteção contra deslizamento de roda e detector de descarrilamento. Devemos ter o cuidado de procurar conhecer o modelo de trem unidade em que trabalhamos, pois, em alguns, o sistema de ar é proveniente apenas do reservatório principal, e em outros, o fabricante, além deste, adiciona o encanamento geral no sistema. Por isso, é preciso que você consulte o manual do fabricante para aprender sobre a localização dos componentes e as funções dos equipamentos de controle de tração e frenagem. controlar as aplicações e alívio do freio eletropneumático, reguladas conforme a posição do punho do manipulador de freio. do ar comprimido, vamos conhecer alguns componentes do sistema pneumático de um TU. Montado no painel da cabine de comando, o manipulador é o responsável pela interface com a máquina e permite, por meio do movimento de seu punho, que o condutor aplique ou alivie o freio de todo o trem. A produção de ar comprimido, quando armazenado e em certos modelos de TU, resulta em força que movimenta a timoneria de freio que, por sua vez, transmite esse esforço a todos os componentes que possibilitarão o contato das sapatas de freio na pista de rolamento de cada roda. É o atrito ocasionado por esse contato que resultará na redução do movimento do trem. Em outros modelos de trem, essa força é transmitida por tubulações até chegar aos atuadores que comprimem as pastilhas de freio nas 5 do TU. 5 Truques: equipamentos dotados de elementos de rolamento,suspensão, tração frenagem, entre outros componentes ou equipamentos, e que possuem a função da suportar o peso do carro, locomotiva ou vagão em que estão instalados. SOARES, Daniel, (2015). Figura 42 - Tipos de freios nos truques do TU
3 FREIOS PNEUMÁTICOS É importante destacarmosque, no sistema de freio das locomotivas e vagões que transportam cargas, as timonerias de freios acionam uma sapata de freio contra as rodas. Como o sistema de freio no trans- - ram projetadas de tal forma a atuar duas sapatas de freio em cada roda. Com o desenvolvimento da tecnologia e para trazer mais conforto aos usuários de trens unidade, o sistema de freio pneumático ABS é uma tecnologia encontrada em trens unidade de fabricação recente, e também em trens antigos modernizados. 3.9.2 FRENAGEM REOSTÁTICA Você não pode se assustar quando falarmos que a frenagem reostática no TUE é a mesma frenagem dinâmica das locomotivas, porém o modo de aplicação é um pouco diferente. Acompanhe com muita atenção o passo a passo da frenagem reostática, quando esta é aplicada em um TUE. Quando o condutor do trem deseja diminuir ou parar a composição, sendo que ela está acima de uma determinada velocidade, por exemplo, 8 Km/h em alguns modelos de TUE, ele aciona o manipulador; neste momento, os motores de tração param de consumir energia, passando a funcionar como geradores de tensão. Essa atuação é permanente, garantindo, dessa forma, uma taxa de desaceleração constante. Quando a composição do TUE diminui abaixo de determinada, velocidade (4km/h em alguns modelos de TUE), automaticamente o sistema de frenagem reostática é substituído pelo freio pneumático. sistema permite que o operador consiga manter a velocidade constante nas descida, sem movimentar - Depois de termos visto a frenagem reostática, agora é a vez de conhecermos o freio de estacionamento. Trata-se de um dispositivo instalado em todos os carros do TUE que atua diretamente no bloco de freio de atrito nas pistas de rolamento das rodas,de forma a garantir a segurança da composição. Saiba queele atua toda vez que houver uma queda de pressão acentuada no encanamento de freio ou quando solicitada sua atuação por meio de um comando na mesa de condução. Se, ao solicitarmos a aplicação do freio de estacionamento, um cilindro de freio não aliviar, a tração é imediatamente cortada, e uma sinalização indicará essa situação na mesa de condução. Além dos componentes que vimos até agora, o sistema de freio pode possuir, também, na mesa de condução, uma válvula de emergência, conhecida como botão soco, de acionamento manual, que deve ser acionada em caso de emergência. Outro sistema que pode ser pneumático é o sistema de portas de um TU. As portas nos carros do TU podem variar em número, de acordo com o projeto;sua estrutura é, comumente, metálica podendo ser única ou dividida em duas partes cada. Quando a porta é de duas folhas, a sua movimentação é lateral acionamento das portas não é feito por meio de um mecanismo eletropneumático, é realizado por meio
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS de um motor elétrico e, em ambas as situações, é controlado pela cabine de condução. Como medida de segurança, encontramos, em vários modelos de TU, janelas projetadas para a abertura manual em situações de emergência. Nessas situações, também é possível o isolamento de algumas ou todas as portas (dependendo do TU) por meio de torneiras ou chaves estrategicamente instaladas, permitindo o acesso somente ao condutor ou à equipe de manutenção. SOARES, Daniel, (2015). Figura 43 - Tipos de portas em carros de trens unidades O acesso à cabine de condução, exclusivo do operador e da equipe de manutenção, é realizado separaNão é permitido que o TU circule com as portas abertas, mas se acontecer, há trens com um sistema de segurança que atua fechando automaticamente as portas quando o trem alcançar uma determinada velocidade. Esse sistema permite a abertura das portas quando a velocidade for inferior a esse mesmo parâmetro. Por se tratar de medida de segurança, antes de liberar o TU para circulação, a equipe de manutenção confere se todas as portas estão fechadas. Cada modelo de TU conta com um sistema de intertravamento para impedir a sua condução com as portas abertas. Alguns modelos podem permitir que o TU circule com o sistema de proteção de portas desligado, o que, além de ser uma condição insegura, pode provocar graves acidentes. - extremidades dessestrens. Quando está suspenso, permanece em contato constante com a rede aérea. Para o levantamento do pantógrafo, é necessário um sistema de ar comprimido com um reservatório e tubulações direcionadas apenas para ele. Se ocorrer um defeito nesse sistema pneumático, e a pressão de ar não conseguir suspendê-lo, o sistema elétrico automaticamente coloca um compressor auxiliar alimentado pela corrente elétrica das baterias para realizar essa tarefa.
3 FREIOS PNEUMÁTICOS SILVA, Wellington; SOARES, Daniel, (2015). Figura 44 - Pantógrafo 3.10 OPERAÇÕES DE MANOBRA Antes de iniciarmos qualquer manobra, devemos tomar conhecimento da situação na qual estamos e para onde vamos. Dessa maneira, o agente da estação (TOF) em conjunto com o controlador de pátio(CCP) e o centro de controle operacional (CCO) coordenam toda a movimentação e circulação das composições ferroviárias. Saiba que é obrigatório que você faça uma inspeção visual em todos os seus componentes conforme a e, principalmente,se há algum tipo de vazamento. Em caso de dúvida, peça auxílio pelo rádio de comunicação ao agente da estação. chave da bateria e o posicionamento dos comandos de potência e não se esqueça do mais importante: ordem. -
PNEUMÁTICA DECARROS, VAGÕES E LOCOMOTIVAS FIQUE ALERTA Um vazamento de ar comum na locomotiva sobrecarrega o seu funcionamento e, em algumas situações, o reservatório de ar do encanamento principal não completa. Isso pode ocorrer quando os areieros da locomotiva estão disparados, ou seja, funcionando de forma ininterrupta. CASOS E RELATOS Desacoplamento inadequado da mangueira localizada entre uma locomotiva e um vagão Pedro era manobrador em uma estação. Ele estava fazendo o desacoplamento da locomotiva dos vagões que estavam estacionados na linha 03, aguardando mais vagões para completar a formação do trem. Como era de madrugada, o sereno molhou toda a região. Assim, todo trabalho a ser feito necessitava de muita atenção e cuidado. Pedro, ao se comunicar com o maquinista da locomotiva, o de que a composição estava parada e freada, Pedro caminhou entre a locomotiva e o vagão, fechou as torneiras angulares do EG e, com as mãos, segurou os bocais das mangueiras com a intenção de desacoplá-las. Apesar de as mangueiras serem feitas de borracha, elas estavam molhadas e de difícil manuseio, por isso, para agilizar o serviço, Pedro segurou no meio das mangueiras para desacoplá -las. Contudo, ao fazer o movimento, uma forte pressão de ar impulsionou o bocal da mangueira no rosto de Pedro, devido à torneira angular estar com defeito e não ter vedado a passagem de ar, causando-lhe um hematoma na face direita. Tal situação nos mostra que, quando estamos com a nossa percepção de risco muito baixa, podemos nos tornar vitimas de um acidente que, em muitos casos, pode ser grave. AGUIAR, Leonardo; PAZ, Alexandre, (2015). Figura 45 - Desacoplamento inadequado da mangueira localizada entre uma locomotiva e um vagão